HUTNICTWO, GÓRNICTWO ›
IN¯YNIERIA MATERIA£OWA ›
2011-4 |
| |
|
|
Ablacyjne oczyszczanie laserowe elementów nadwozi pojazdów samochodowych
|
|
WOJCIECH NAPAD£EK 
|
Czysta powierzchnia elementów konstrukcyjnych nadwozia pojazdu
samochodowego jest niezbêdna w procesie technologicznym
nak³adania systemu pow³ok lakierowych, spe³niaj±cych w samochodzie
funkcjê ochronno-dekoracyjn±. Aby otrzymaæ wymagan±
przyczepno¶æ pow³ok lakierowych, jest niezbêdne odpowiednie
przygotowanie powierzchni przez, np. usuniêcie produktów korozji,
tlenków i wszelkich zanieczyszczeñ, a tak¿e wytworzenie na
powierzchni odpowiedniego profilu chropowato¶ci. Proces oczyszczania
jest przeprowadzany przewa¿nie technikami mechanicznymi
przez szlifowanie lub metodami chemicznymi [1, 2]. Metody te
s± bardzo trudne w kontrolowaniu oraz powoduj± uboczne skutki
ekologiczne (np. zanieczyszczenia lub ska¿enie ¶rodowiska). Aby
uzyskaæ wysok± kontrolê procesu usuwania nawarstwieñ mo¿na
wykorzystaæ technologie laserowe, a przede wszystkim zjawisko
ablacji laserowej, czyli proces usuwania (przez odparowanie) materia³u
z powierzchni cia³a sta³ego z pominiêciem stanu ciek³ego [3].
W tym celu s± stosowane najczê¶ciej lasery wytwarzaj±ce krótkie
impulsy, np. pikosekundowe, a tak¿e lasery o pracy ci±g³ej, jednak
w tym przypadku laser musi wytwarzaæ odpowiednio du¿± gêsto¶æ
mocy promieniowania [3÷6].
Ablacja laserowa mo¿e byæ wykorzystana tak¿e w procesie renowacji
pow³ok lakierowych, czyli gdy oryginalna pow³oka lub
system pow³okowy uleg³ uszkodzeniu podczas eksploatacji pojazdu.
W procesie tym bardzo wa¿ne jest usuniêcie starej pow³oki
lakierowej w celu przygotowania pod³o¿a pod now± pow³okê. Usuniêcie
pow³oki lakierowej po eksploatacji mo¿e byæ konieczne, gdy
jej zewnêtrzna warstwa wykazuje ¶lady zarysowania, zmatowienia,
skórki pomarañczy itd. Produkcyjna pow³oka lakierowa ma grubo¶æ
90÷135 μm, co powoduje ograniczone mo¿liwo¶ci w kontrolowaniu
procesu oczyszczania mechanicznego. W takim przypadku
celowe jest zastosowanie ablacyjnego oczyszczania laserowego ze
wzglêdu na mo¿liwo¶æ bardzo precyzyjnego i selektywnego usuwania
po[...]
|
|
|
|
ALFABETYCZNY SPIS AUTORÓW
|
|
A
ADAMCZYK JUSTYNA.............................................................................s. 294
ADAMCZYK LIDIA....................................................................s. 289, 297, 655
ADAMEK GRZEGORZ..............................................................................s. 439
ANYSZKA RAFA£......................................................................................s. 301
ARKUSZ KATARZYNA.............................................................................s. 485
ASTACHOV EWGENI................................................................................s. 719
B
BABUL TOMASZ........................................................................s. 306, 309, 376
BA£AGA ZBIGNIEW.................................................................................s. 417
BANASZEK KATARZYNA........................................................................s. 312
BANASZEK MONIKA................................................................................s. 768
BARANOWSKA JOLANTA...............................................................s. 316, 333
BARTELA GRZEGORZ..............................................................................s. 442
BAUER IWONA..................................................................................s. 320, 324
BEDNARSKI PIOTR...........................................................................s. 676, 797
BERAXA PAVOL.........................................................................................s. 327
BETIUK MAREK........................................................................................s. 541
BIEDUNKIEWICZ ANNA..................................................................s. 330, 699
BIELAWSKI JAROS£AW...................................................................s. 316, 333
BIELIÑSKI DARIUSZ M....................................................................s. 301, 652
BIELNIK JERZY..................................[...]
|
|
|
|
Analiza mikrostrukturalna warstw napawanych nadstopem Inconel 713C
|
|
|
MACIEJ LACHOWICZ
|
W wyniku prowadzonych prób napawania oraz spawania nadstopu
niklu 713C w obszarze strefy przetopienia i w strefie wp³ywu ciep³a
obserwowano bardzo rozleg³e zmiany mikrostruktury. W pierwszej
kolejno¶ci by³y zauwa¿alne zmiany w obszarze fazy miêdzymetalicznej
γʹ-Ni3Al oraz wêglików. Stwierdzono, ¿e wystêpuje silna interakcja
pomiêdzy faz± γʹ i wêglikami, poniewa¿ charakterystyczna
przebudowa mikrostruktury jest obserwowana w³a¶nie w okolicach
wêglików. Oczywi¶cie zmiana mikrostruktury jest uzale¿niona od
oddzia³ywania ciep³a spawania, jednak wokó³ wêglików zmiana
morfologii fazy γʹ nie wynika jedynie z wp³ywu temperatury, lecz
nale¿y uwzglêdniæ równie¿ czynniki sk³adu chemicznego i wzmo¿onej
dyfuzji sk³adników. Oddzia³ywanie pomiêdzy faz± γʹ i wêglikami
by³o obserwowane ju¿ od 850°C do 1100°C. Bardzo du¿y
wp³yw na tak± interakcjê ma prêdko¶æ cyklu cieplnego. Zjawisko
nierównowagowego rozpadu oraz ponownej krystalizacji faz podczas
spawania jest nazywane non-equilibrium melting lub constitutional
liquation [1÷3] i jest zwi±zane z lokalnym, nierównowagowym
uzyskaniem sk³adu chemicznego zbli¿onego do mieszaniny
eutektycznej.
Wzajemne oddzia³ywanie faz γʹ i wêglików jest prawdopodobnie
uzale¿nione od dyfuzji objêto¶ciowej tytanu, niobu i molibdenu,
które mog± zastêpowaæ aluminium w fazie γʹ-Ni3Al [4, 5].
Produktem reakcji γ-γʹ i wêglików niekoniecznie musz± byæ
równie¿ fazy topologicznie gêsto upakowane μ, σ, fazy Lavesa, lecz
wed³ug badañ autora nadal istnieje faza γʹ, która jeszcze nie przebudowuje
siê w fazê δ (Ni3Nb), η (Ni3Ti) lub rozbudowan± mieszaninê
eutektyczn± wêglików i faz na bazie Ni3(Al, Ti, Nb)C i Ni3(Al, Ti-
-Nb) [4, 6].
Potwierdzeniem tego stwierdzenia jest np. brak wystêpowania
tych faz na granicach ziaren pierwotnych, brak charakterystycznej
iglastej lub p³ytkowej morfologii. Tak¿e analiza dyfrakcji rentgenows[...]
|
|
|
|
Analiza numeryczna wp³ywu kszta³tu czê¶ci zgniataj±cej i kalibruj±cej ci±gad³a na temperaturê i stan naprê¿eñ w ci±gnionych drutach ze stali wysokowêglowej
|
|
|
Justyna adamczyk Jan Krnaè Jan W. Pilarczyk
|
Czynnikiem maj±cym decyduj±cy wp³yw na parametry procesu
ci±gnienia, takie jak: temperatura, odkszta³cenie, si³a ci±gnienia
jest kszta³t ci±gad³a roboczego. Istotnym elementem konstrukcji
ci±gad³a jest sto¿ek roboczy zwany zgniataj±cym. Kszta³t sto¿ka
zgniataj±cego tej czê¶ci wywiera decyduj±cy wp³yw na przebieg
odkszta³cenia, rozk³ad nacisków, si³y ci±gnienia oraz stan wyrobów
ci±gnionych. Czê¶æ kalibruj±ca sto¿ka nadaje kszta³t i koñcowy
wymiar ci±gnionemu materia³owi. Kszta³t tej czê¶ci ci±gad³a wyznacza
obrys ci±gnionego materia³u oraz jej d³ugo¶æ. Charakteryzowana
jest ona przez ¶rednicê, k±t pochylenia czê¶ci kalibruj±cej
φ i jej d³ugo¶æ Lk [1, 2].
Modelowanie procesu ci±gnienia za pomoc± programów komputerowych
umo¿liwia takie dobranie parametrów procesu ci±gnienia,
aby usprawniæ proces i jak najbardziej zminimalizowaæ zu¿ywanie
siê ci±gade³. Programem wykorzystywanym w ci±garstwie, który
pozwala na przeprowadzenie symulacji procesu ci±gnienia drutu
okr±g³ego w ci±gad³ach o dowolnym kszta³cie czê¶ci zgniataj±cej
(α), kalibruj±cej (φ) i d³ugo¶ci czê¶ci kalibruj±cej (Lk) jest program
Drawing 2D autorstwa prof. Andrieya Milenina [3].
MATERIA£ I METODYKA BADAÑ
Zakres badañ obejmowa³ przeprowadzenie analizy numerycznej
wp³ywu kszta³tu czê¶ci zgniataj±cej i kalibruj±cej ci±gad³a na temperaturê,
intensywno¶æ i stan naprê¿eñ w ci±gnionych drutach ze
stali wysokowêglowej.
Materia³em wyj¶ciowym u¿ytym do symulacji numerycznych
w programie Drawing 2D by³ przeznaczony do wyrobu lin drut ze
stali C56D o ¶rednicy 5,5 mm o sk³adzie chemicznym przedstawionym
w tabeli 1.
W pracy wytypowano 6 wariantów ci±gade³ (tab. 2) ró¿ni±[...]
|
|
|
|
Analiza powierzchni metalu w laminatach metalowo-w³óknistych
|
|
|
jaros³aw bienia¶ ANNA RUDAWSKA
|
Laminaty metalowo-w³ókniste typu FML (Fibre Metal Laminates)
stanowi± now± generacjê materia³ów hybrydowych, sk³adaj±c± siê
z kolejno u³o¿onych (na przemian) warstw metalu i kompozytu polimerowego.
Laminaty FML ³±cz± w sobie w³a¶ciwo¶ci zarówno
metalu, jak i kompozytu wzmacnianego w³óknami. FML charakteryzuj±
siê wysok± tolerancj± uszkodzeñ, du¿± wytrzyma³o¶ci± zmêczeniow±,
odporno¶ci± na uderzenia, ma³± gêsto¶ci±, odporno¶ci±
na korozjê oraz ognioodporno¶ci± [1÷5].
Obecnie najbardziej rozpowszechnionymi rodzajami kompozytów
FML s± laminaty Glare (cienkie warstwy stopu aluminium oraz
kompozytu polimerowego wzmacnianego w³ókami szklanymi).
Pierwsze komercyjne zastosowanie Glare stanowi± panele kad³uba
oraz krawêdzie natarcia pionowego i poziomego usterzenia ogonowego
samolotu Airbus A380 [2, 4] .
W³a¶ciwo¶ci laminatów FML, obok doboru poszczególnych
komponentów, uwarunkowane s± w szczególno¶ci charakterystyk±
po³±czenia adhezyjnego metal-kompozyt, a tak¿e metod± i parametrami
fizycznymi towarzysz±cymi procesowi wytwarzania (utwardzania)
[2, 6]. Uzyskanie bardzo dobrej wytrzyma³o¶ci po³±czenia
- adhezji materia³u kompozytowego do metalowego pod³o¿a determinowane
jest przez odpowiednie przygotowanie powierzchni
metalu bazowego. Brak dostatecznej adhezji wp³ywa na mo¿liwo¶æ
wystêpowania nieci±g³o¶ci strukturalnych w postaci porowato¶ci,
delaminacji, czy niedoklejeñ, oddzia³uj±c bezpo¶rednio na jako¶æ
materia³ów kompozytowych [2].
W procesie wytwarzania laminatów FML jest stosowana technologia
klejenia. Materia³y metalowe podlegaj± g³ównie procesom
obróbki powierzchniowej - elektrochemicznej (anodowanie) z pó¼niejszym
na³o¿eniem warstw przej¶ciowych uaktywniaj±cych powierzchniê
tzw. primer’ów [2, 7÷10] .
Obecnie s± prowadzone prace naukowo-badawcze zwi±zane
z wykorzystaniem ró¿norodnych po³±czeñ materia³owych, m.in. zastosowaniem
kompozytów wzmacnianych w³óknami wêglowymi,
tytanu jako materia³u metalowego, czy zastosowanie[...]
|
|
|
|
Analiza procesu syntezy Mo2C w uk³adzie (NH4)6Mo7O24·4H2O-wêgiel aktywny
|
|
|
Marta Sabara Anna Biedunkiewicz
|
Wêgliki metali przej¶ciowych maj± coraz wiêksze znaczenie w nowoczesnych
technologiach. S± one odporne na wysok± temperaturê
i wykazuj± du¿± twardo¶æ. S± stosowane jako materia³y do budowy
aparatów pracuj±cych w wysokiej temperaturze, na narzêdzia tn±ce
i jako materia³y ¶cierne [1].
Wêglik molibdenu (Mo2C) jest atrakcyjnym technologicznie
materia³em. Stosuje siê go bezpo¶rednio oraz jako pó³produkt, np.
podczas syntezy kompozytów MoSi2-SiC [2]. W sposób tradycyjny
(metoda metalurgiczn±) otrzymuje siê Mo2C o mikrometrycznych
wymiarach cz±stek. Metodami roztworowymi uzyskuje siê Mo2C
o nanometrycznych wymiarach cz±stek (rzêdu 3 nm), o znacznie
lepszych w³a¶ciwo¶ciach mechanicznych [2]. Sposób ten jest prostszy
i znacznie tañszy w porównaniu z metodami tradycyjnymi [3]
oraz umo¿liwia wymieszanie sk³adników na poziomie molekularnym
[4, 5].
czê¶æ eksperymentalna
Stosowano (NH4)6Mo7O24·4H2O (firmy Sigma Aldrich) oraz wêgiel
aktywny (Carbo Activ firmy Aflofarm Fabryka Leków Sp. z o.o.).
Próbki do badañ otrzymywano w dwóch etapach. W pierwszym (niskotemperaturowym)
metod± zol-¿el otrzymywano MoO3. W kolejnym
etapie - wysokotemperaturowym próbki poddawano karbotermicznej
redukcji wêglem aktywnym.
Próbki do syntezy otrzymano, mieszaj±c 5 g (NH4)6Mo7O24·4H2O
z 30 cm3 alkoholu etylowego. Potem dodano wêgiel aktywny w ilo¶ci
odpowiadaj±cej proporcji C/MoO3 = 3 mol/mol. Produkty mieszano
przez 24 h. Sk³adniki ciek³e odparowywano na ³a¼ni wodnej.
Suchy proszek rozdrabniano w mo¼dzierzu agatowym. W ten sposób
otrzymano próbkê bazow±. Próbki o wiêkszej zawarto¶ci wêgla
uzyskano, dodaj±c do próbki bazowej wêgiel aktywny i rozdrabniaj±c
w mo¼dzierzu agatowym.
Tak przygotowane próbki stosowano podczas syntezy. Syntezê
prowadzono w piecu w temperaturze 1000°C i 1250°C Prowadz±c
karbotermiczn± redukcjê w piecu okre¶lono wp³yw zawarto¶ci wêgla
(wyra¿onego proporcj± C/MoO3) i czasu na przebieg syntezy.
Sk³ad fazowy próbek okre¶lono meto[...]
|
|
|
|
Analiza stabilno¶ci cieplnej i wybranych w³a¶ciwo¶ci pow³ok typu FeAl otrzymanych metod± HVOF
|
|
|
Cezary Senderowski Krzysztof £odziñski Zbigniew Bojar
|
Stopy intermetaliczne typu FeAl (B2) o zawarto¶ci 35÷50% at. Al
s± perspektywicznym materia³em konstrukcyjnym do pracy w podwy¿szonej
temperaturze [1, 2]. Charakteryzuj± siê bardzo dobr±
odporno¶ci± na wysokotemperaturowe utlenianie i nasiarczanie
(do 1200°C), w warunkach równoczesnego oddzia³ywania z³o¿onego
stanu naprê¿eñ mechanicznych i du¿ych obci±¿eñ cieplnych,
w kontakcie z wysokotemperaturowymi gazami i innymi agresywnymi
substancjami oraz materia³ami ¶ciernymi, wywo³uj±cymi zu¿ycie
i korozjê wysokotemperaturow± [3, 4]. Wraz ze zbli¿aniem
siê do sk³adu stechiometrycznego, po d³ugotrwa³ym wygrzewaniu
w zakresie temperatury 700÷1000°C i dostatecznie powolnym
ch³odzeniu, nastêpuje porz±dkowanie dalekiego zasiêgu atomów
w roztworze sta³ym i nadstruktura FeAl (B2) utrzymuje siê nawet
do 1310°C. Uporz±dkowanie dalekiego zasiêgu prowadzi do
wzmocnienia oddzia³ywañ miêdzyatomowych i stabilizacji struktury
wynikaj±cej z utrudnionego ruchu ¶rubowych segmentów dyslokacji
generowanych w efekcie po¶lizgu poprzecznego [5]. W takim
stanie struktury maleje tak¿e skuteczno¶æ transportu masy i zw³aszcza
w stopach oko³o stechiometrycznych FeAl (B2) polepsza siê ich
odporno¶æ na rekrystalizacjê, pe³zanie (tym samym ro¶nie ¿arowytrzyma³o¶æ)
i korozjê wysokotemperaturow±.
Niemniej - wysoki stopieñ uporz±dkowania struktury oraz ograniczenie
ruchliwo¶ci dyslokacji i skuteczno¶ci po¶lizgu poprzecznego
jest jedn± z wa¿nych przyczyn ograniczonej plastyczno¶ci
tych stopów w temperaturze otoczenia i nieznacznie podwy¿szonej
[6]. Zagadnienie jest istotne poniewa¿ problem odkszta³cenia plastycznego
towarzyszy nieod³±cznie transformacji cz±stek proszku
materia³u pow³okowego w strukturê pow³oki ochronnej. Dla stopów
polikrystalicznych na osnowie fazy FeAl (o zawarto¶ci 35, 40
i 50% at. Al) stwierdzono odkszta³cenie przez po¶lizg superdyslokacji
w p³aszczyznach {110}, w kierunkach <111> [7], co oznacza
potencjalne spe³nienie kryterium plastyczno¶ci von[...]
|
|
|
|
Analiza topografii powierzchni stali 316L po procesie niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego
|
|
|
Micha³ Olejnik Tadeusz Fr±czek Pawe³ Wieczorek
|
Azotowanie zwykle stanowi ostatni etap produkcyjny danego detalu.
Bardzo rzadko elementy po azotowaniu poddaje siê jedynie
wykañczaj±cemu polerowaniu [1], przy czym podczas tego etapu
produkcyjnego nale¿y zachowaæ ostro¿no¶æ z powodu mo¿liwo¶ci
zniszczenia otrzymanych warstw o niewielkich grubo¶ciach. W takim
stanie rzeczy istotnymi aspektami s± stan powierzchni oraz jej
topografia, które wp³ywaj± na koñcowe walory u¿ytkowe, takie jak
wspó³czynnik tarcia czy no¶no¶æ materia³u [2]. Azotowane jarzeniowo
stale austenityczne mog± byæ równie¿ wykorzystywane jako
perspektywiczny biomateria³, a w tym konkretnym zastosowaniu
stan rozwiniêcia powierzchni ma du¿e znaczenie, poniewa¿ decyduje
o prawid³owym po³±czeniu wszczepionego implantu z ¿yw±
tkank± [3, 4]. Dodatkowo w przypadku stali austenitycznych na
koñcowe walory u¿ytkowe azotowanego detalu wp³ywaj± nie tylko
jego w³a¶ciwo¶ci eksploatacyjne, ale równie¿ estetyczne, poniewa¿
jest ona czêsto stosowana jako materia³ ozdobny [5].
Stan oraz topografia powierzchni materia³u po procesie azotowania
jarzeniowego ma nie tylko aspekt utylitarny, ale równie¿ poznawczy,
poniewa¿ umo¿liwia okre¶lenie wp³ywu energii bombarduj±cych
jonów na jako¶æ otrzymanych powierzchni.
materia³ i metodyka badañ
Procesowi azotowania jarzeniowego poddano jedn± z najczê¶ciej
stosowanych stali austenitycznych z grupy stali Cr-Ni-Mo, a mianowicie
stal 316L (X2CrNiMo17-12-2 wed³ug PN-EN 10088-1:1998)
o sk³adzie chemicznym przedstawionym w tabeli 1.
Proces niskotemperaturowego (325 i 400°C) i krótkookresowego
(2 i 4 h) azotowania przeprowadzono w urz±dzeniu do obróbek
jarzeniowych z ch³odzon± anod± typu JON-600, stosuj±c dwa warianty
rozmieszczenia próbek w komorze jarzeniowej:
-- bezpo¶rednio na katodzie (katoda),
-- probki umieszczone na katodzie przykryto ekranem wspomagaj±cym
wykonanym z perforowanej blachy ze stali austenitycznej
(katoda + ekran).
Po wstêpnej aktywacji powierzchni w plazmie wodorowo-argonow[...]
|
|
|
|
Analiza zdefektowania warstw tlenkowych na stali X10CrMoVNb9-1 d³ugotrwale eksploatowanej w temperaturze 535°C
|
|
|
Monika Gwo¼dzik
|
W³a¶ciwo¶ci ochronne warstw tlenków powstaj±cych w czasie d³ugotrwa³ej
eksploatacji w podwy¿szonej temperaturze 450÷620°C
odgrywaj± równie istotny wp³yw na w³a¶ciwo¶ci u¿ytkowe jak
i w³a¶ciwo¶ci mechaniczne, w tym wytrzyma³o¶æ na pe³zanie i granicê
pe³zania. Dobra kohezja warstwy z powierzchni± elementów
kot³ów i turbin oraz bardzo wolne narastanie s± decyduj±cymi
czynnikami zapewniaj±cymi ich jako¶æ. Zbyt szybki wzrost warstw
prowadzi do nadmiernej grubo¶ci, zmniejsza prze¶wit ruroci±gów
i przegrzewaczy, a przez niekorzystne w³a¶ciwo¶ci izolacyjne prowadzi
do wzrostu temperatury elementów [1]. Coraz wy¿sza temperatura
i ci¶nienie panuj±ce w elementach kot³ów i turbin sprzyjaj±
zarówno nadmiernemu wzrostowi warstw, jak i powstawaniu
w nich du¿ej liczby mikroporów i szczelin wywo³uj±cych ³uszczenia
i wykruszenia. Z³uszczone tlenki mog± prowadziæ do zaczopowania
ruroci±gów oraz w efekcie do lokalnego przegrzania, a¿ do
pe³zaniowego rozerwania. Podobnie bardzo szkodliwy wp³yw wywieraj±
osady tlenków dostaj±ce siê do elementów turbiny.
Wed³ug Ashby’ego i Jonesa [2] niszczenie warstwy tlenków nastêpuje
wed³ug dwóch mechanizmów (rys. 1). W pierwszym przypadku
(rys. 1a) pêkanie warstwy nastêpuje, gdy objêto¶æ tlenku jest
znacznie mniejsza ni¿ materia³u, na którym utworzy³ siê tlenek.
Tlenek ten bêdzie pê[...]
|
|
|
|
Analiza zmian w³a¶ciwo¶ci termicznych i struktury kompozytu poliamidu 6 z kulkami szklanymi po procesie wygrzewania
|
|
|
adam gnatowski RenAta Caban Zbigniew Ba³aga
|
W celu otrzymania materia³u polimerowego o okre¶lonych w³a¶ciwo¶ciach
termicznych i strukturze s± stosowane procesy mieszania
polimerów z nape³niaczami. Obecnie zwiêksza siê liczba kompozytów
wytworzonych na osnowie poliamidów. Jest to uzasadnione
zaletami metod ich wytwarzania, szerokimi mo¿liwo¶ciami ich
wykorzystania, mo¿liwo¶ci± mieszania podczas przetwórstwa i warunkami
eksploatacji [1÷6]. W³a¶ciwo¶ci wytworów z materia³ów
polimerowych zale¿± od rodzaju nape³niacza i czynników strukturalnych
polimeru (ciê¿ar cz±steczkowy, budowa fizyczna ³añcucha,
krystaliczno¶æ, budowa chemiczna makrocz±steczek, orientacja
molekularna). Warunkami u¿ytkowymi s±: temperatura, czas obci±¿enia,
ci¶nienie, odkszta³cenie itp. Techniczna i ekonomiczna przydatno¶æ
kompozytów polimerowych zale¿y od tego, czy bêd± one
spe³nia³y wymagania sztywno¶ci i wytrzyma³o¶ci, tak aby ich trwa³o¶æ
w warunkach u¿ytkowania by³a dostateczna. Na w³a¶ciwo¶ci
kompozytu równie¿ maj± wp³yw: wytrzyma³o¶æ i w³a¶ciwo¶ci termiczne
nape³niacza, sztywno¶æ osnowy oraz wytrzyma³o¶æ po³±czenia
miêdzy nape³niaczem a osnow± [7÷10]. Innym sposobem
polepszenia w³a¶ciwo¶ci wyprasek z materia³ów polimerowych
czê¶ciowo krystalicznych jest ich obróbka cieplna umo¿liwiaj±ca
zwiêkszenie stopnia krystaliczno¶ci, co wp³ywa na zmianê w³a¶ciwo¶ci
mechanicznych, termicznych i u¿ytkowych uzyskanych
wyrobów. Jak wykazano w pracach autorów [11÷18], w których
przedstawiono wyniki badañ wp³ywu wygrzewania na stopieñ krystaliczno¶ci,
obróbka cieplna powoduje zwiêkszenie udzia³u fazy
krystalicznej w porównaniu z próbkami nie wygrzewanymi. Ponadto
wygrzewanie wp³ywa na zmianê w³a¶ciwo¶ci mechanicznych
i termicznych kompozytów polimerowych.
Celem badañ by³a analiza zmian w³a¶ciwo¶ci termicznych, struktury,
stopnia krystaliczno¶ci, barwy i po³ysku kompozytu poliamidu
6 z 30% zawarto¶ci± kulek szklanych po procesie wygrzewania.
MATERIA£ I METODYKA BADAÑ
Jako materia³ do badañ u¿yto kompozyt poliamid[...]
|
|
|
|
Azotowanie rur grubo¶ciennych o ma³ych ¶rednicach otworów
|
|
|
ZBIGNIEW £ATA¦ JERZY MICHALSKI Tadeusz Zó³ciak MAREK BETIUK PIOTR WACH bogdan Bogdañski
|
Wymagania dotycz±ce zanieczyszczania ¶rodowiska naturalnego
w pañstwach Unii Europejskiej stale rosn± i kraje cz³onkowskie zobowi±za³y
siê do ich wprowadzania. Dyrektywy Unii Europejskiej
w sposób jasny wytyczaj± kierunki rozwoju przemys³u, które musz±
uwzglêdniaæ ochronê ¶rodowiska. Prezentowane metody obróbki
cieplno-chemicznej stanowi± propozycjê wyj¶cia naprzeciw tym
coraz wiêkszym wymaganiom Unii Europejskiej, eliminuj±cym
uci±¿liwe dla ¶rodowiska technologie produkcyjne
W ramach w³asnych prac badawczych oraz realizacji projektów
badawczo-rozwojowych, finansowanych ze ¶rodków na naukê, badano
mo¿liwo¶ci wykorzystania technologii multiplex (po³±czenie
ulepszania cieplnego + g³êbokiego wymra¿ania + obróbki cieplno-
-chemicznej lub PVD), opracowanych w IMP, takich jak: regulowanego
azotowania gazowego, wêgloazotowania i azotowania fluidalnego,
azotowania jarzeniowego oraz technologii magnetronowej do
wytwarzania warstw na wewnêtrznych powierzchniach rur grubo¶ciennych
o ma³ych ¶rednicach. Technologie te s± alternatyw± dla
uci±¿liwych ¶rodowiskowo technologii galwanicznych: chromowania
lub cyjanowania. Jako operacjê uzupe³niaj±c± w wybranych
wariantach obróbki cieplno-chemicznej przeprowadzono d³ugookresowe
wymra¿anie (-180°C). Proces prowadzono w specjalnej
wymra¿arce, jako osobn± operacje technologiczn±, po klasycznym
ulepszaniu cieplnym. W prowadzonych badaniach stosowano wariant
obróbki cieplnej z wymra¿aniem poprzedzaj±cym proces
azotowania i wêgloazotowania, w wyniku czego zaobserwowano
zwiêkszenie g³êboko¶ci strefy dyfuzyjnej wytwarzanych warstw.
W przemy¶le obronnym s± stosowane technologie galwaniczne
i cieplno-chemiczne (k±pielowe wêgloazotowanie - Tenifer) w produkcji
broni strzeleckiej. Specyfik± tych zastosowañ jest wytworzenie
systemów areologicznych wewn±trz grubo¶ciennych przewodów
rurowych o ¶rednicach 5÷13 mm.
W artykule przedstawiono ekologiczne metody ulepszania
cieplno-chemicznego i cieplno-fizykochemic[...]
|
|
|
|
Badania odporno¶ci korozyjnej i mikrostruktury warstwy wierzchniej stopu Zn22Al2Cu
|
|
|
RAFA£ MICHALIK MAREK HETMAÑCZYK HENRYK WO¬NICA
|
Stopy Zn-Al-Cu charakteryzuj± siê szeregiem korzystnych w³a¶ciwo¶c,
do których mo¿na zaliczyæ: dobr± lejno¶æ, dobre w³a¶ciwo¶ci
tribologiczne, ma³± warto¶æ energii potrzebn± do ukszta³towania wyrobu.
W porównaniu z br±zami stopy Zn-Al-Cu charakteryzuj± siê
mniejsz± gêsto¶ci±. Stopy te stosowane s± jako tworzywo alternatywne
do br±zów, ¿eliw i stopów aluminium w ³o¿yskach oraz jako materia³
konstrukcyjny. Korzystne rezultaty przynosi ich zastosowanie na
³o¿yska nara¿one na du¿e obci±¿enia. Nowym, interesuj±cym zastosowaniem
tych stopów mo¿e byæ równie¿ u¿ycie ich jako materia³u
na pow³oki ochronne, alternatywne w odniesieniu do stosowanych
obecnie zwyk³ych pow³ok oraz pow³ok Zn-5% Al typu "Galfan" [1,
2]. Istotn± wad± ograniczaj±c± zastosowanie stopów Zn-AlCu jest
ich stosunkowo ma³a odporno¶æ korozyjna [3].
W³a¶ciwo¶ci tribologiczne stopów typu Zn-Al-Cu i ich struktura
w stanie lanym zosta³y w literaturze dobrze opisane. Jednym
z czynników decyduj±cych o mo¿liwo¶ciach zastosowania stopów
Zn-Al-Cu jest ich odporno¶æ na korozjê elektrochemiczn±. Odporno¶æ
na korozjê stopów Zn-Al-Cu wynika przede wszystkim z obecno¶ci
na ich powierzchni ochronnej warstwy Al2O3. Cynk zarówno
w ¶rodowiskach kwa¶nych, jak i alkalicznych mo¿e ulegaæ korozji
z wytworzeniem rozpuszczalnych produktów korozji. Pomimo istnienia
tylko w w±skim zakresie warto¶ci pH sk³onno¶ci do pasywacji
(pH = 9÷11) w wiêkszo¶ci ¶rodowisk cynk koroduje powoli. Tworz±ca
siê na powierzchni cynku warstwa pasywna jest nieci±g³a, co
prowadzi do powstawania w¿erów. Odporno¶æ korozyjna aluminium
jest ¶ci¶le zwi±zana z obecno¶ci± na powierzchni warstwy pasywnej.
Warstwa ta wytwarza siê samorzutnie. Du¿± odporno¶æ mog±
zmniejszyæ czynniki niszcz±ce warstwy pasywne, np. jony chlorkowe.
Mied¼ charakteryzuje siê du¿ym obszarem trwa³o¶ci termodynamicznej
na wykresie pH-E. W odtlenionym ¶rodowisku wodnym
mied¼ nie ulega rozpuszczaniu i zaliczana jest do metali pó³szlachetnych
[4].
Str[...]
|
|
|
|
Badania warstw nanoszonych metodami natrysku termicznego
|
|
|
Maria W. Richert Adam Mazurkiewicz Marzanna Ksi±¿ek Jerzy A. Smolik Ryszard Grzelka Pawe³ Pa³ka
|
Natrysk termiczny nale¿y do jednej z coraz powszechniej stosowanych
metod nanoszenia pow³ok ochronnych na narzêdziach,
elementach maszyn i elementach konstrukcyjnych [1, 2]. Istniej±
ró¿ne odmiany metody natrysku termicznego, w tym: natryskiwanie
p³omieniowe z du¿ymi prêdko¶ciami (HVOF - high velocity
oxygen fuel) [3] oraz natrysk plazmowy [4]. Ka¿dy z wymienionych
sposobów cechuje siê pewnymi odmiennymi parametrami
technologicznymi i szczegó³ami stosowanych urz±dzeñ. Jednak
zasada metody jest w ka¿dym z wymienionych przypadków taka
sama. Krople roztopionego metalu s± unoszone z du¿± prêdko¶ci±
w strumieniu gazu lub plazmy i uderzaj± o powierzchniê pod³o¿a.
Czas krzepniêcia kropel wynosi kilka mikrosekund [4]. Kolejne
krople docieraj±ce do pod³o¿a s± ju¿ natryskiwane na materia³ zakrzepniêty,
tworz±c nastêpne warstwy. Pow³oki wytworzone metod±
natryskiwania p³omieniowego wykazuj± du¿± szczelno¶æ przy
ma³ej w porównaniu z innymi metodami natrysku termicznego porowato¶ci
i dobrej przyczepno¶ci do pod³o¿a. Zwykle obserwuje siê
w nich silnie rozdrobnione ziarna. Natrysk plazmowy wytwarza pow³oki
o podobnej strukturze. Jednak¿e w niektórych przypadkach,
zale¿nych dodatkowo od natryskiwanego materia³u i parametrów
natrysku, obserwuje siê charakterystyczn± strukturê z ziarnami
wyd³u¿onymi wzd³u¿ materia³u pod³o¿a [5, 6]. Obecnie k³adzie
siê du¿y nacisk na badania i opracowanie sposobów nak³adania
pow³ok o cechach nanometrycznych. Zarówno metoda HVOF [7],
jak i natrysk plazmowy [8] umo¿liwiaj± ich wytwarzanie. Pow³oki
HVOF o cechach nanometrycznych maj± wiêksz± i lepsz± odporno¶æ
na korozjê w porównaniu z pow³okami konwencjonalnymi -
mikrometrycznymi. Ich w³a¶ciwo¶ci s± porównywalne z pow³okami
nanoszonymi metodami PVD [9, 10].
Jednym z potencjalnych zastosowañ pow³ok natryskiwanych
termicznie jest ochrona powierzchni roboczych ³opatek wentylatorów
przemys³owych.
Uzyskanie odpowiednich w³a¶ciwo¶ci, w szczególno¶ci dobrej
odporno¶ci[...]
|
|
|
|
Badanie procesu tarciowej modyfikacji warstwy wierzchniej odlewniczego stopu aluminium AlSi9Mg
|
|
|
Marek Stanis³aw WÊGLOWSKI STANIS£AW DYMEK
|
Proces tarciowej modyfikacji warstw wierzchnich z mieszaniem
materia³u (ang. Friction Modified Proccesing - FMP) jest now±
technologi± pozwalaj±c± w kontrolowany sposób kszta³towaæ powierzchniê
modyfikowan± tak pod wzglêdem budowy mikrostrukturalnej,
jak i w³asno¶ci u¿ytkowych.
Metoda modyfikacji FMP (rys. 1) wywodzi siê z technologii
zgrzewania tarciowego z mieszaniem materia³u zgrzeiny (ang. Friction
Stir Welding - FSW), która zosta³a opatentowana w roku 1991
przez angielski Instytut Spawalnictwa [1]. Mechanizm powstawania
zgrzeiny i obszaru zmodyfikowanego w obu przypadkach jest
podobny. Proces polega na nagrzaniu i uplastycznieniu materia³u
w wyniku tarcia narzêdzia z trzpieniem lub bez, wprowadzonego
w ruch obrotowy i przesuwaj±cego siê wzd³u¿ modyfikowanej powierzchni
elementu. Do nagrzania i uplastycznienia tarciowego
materia³u wykorzystuje siê obracaj±ce narzêdzie mieszaj±ce, penetruj±ce
materia³ wzd³u¿ linii modyfikacji. Po wprawieniu w ruch
obrotowy narzêdzia oraz nagrzaniu ciep³em tarcia i uplastycznieniu
materia³u w bezpo¶rednim s±siedztwie narzêdzia, nastêpuje przesuwanie
siê ca³ego uk³adu wzd³u¿ linii. Nagrzany i uplastyczniony
materia³ przeciska siê pod powierzchni± wieñca opory ku ty³owi,
gdzie przed ostygniêciem zostaje wzajemnie wymieszany i zagêszczony
zgniotowo. Ruch narzêdzia ustawionego pod odpowiednim
k±tem powoduje nagrzanie, silne mieszanie i zagêszczenie deformowanego
materia³u.
Technologia tarciowej modyfikacji jest procesem mog±cym
znale¼æ szerokie zastosowanie w modyfikowaniu mikrostruktury
i w³asno¶ci obrabianego materia³u. Metodê mo¿na stosowaæ m.in.
do: osi±gniêcia stanu nadplastyczno¶ci, zwiêkszenia podatno¶ci
do odkszta³ceñ plastycznych, modyfikacji stopów odlewniczych,
produkcji stopów o specjalnych w³asno¶ciach, modyfikacji sk³adu
chemicznego warstw wierzchnich, zwiêkszenia wytrzyma³o¶ci
zmêczeniowej z³±czy spawanych. Dok³adny opis samej metody
wraz z stosowanymi urz±dzeniami i narzêdziami[...]
|
|
|
|
Badanie technologicznych w³a¶ciwo¶ci blach z pow³okami typu duplex wytworzonych metod± ci±g³±
|
|
|
Jacek Mendala
|
Wyroby stalowe musz± zapewniaæ wysok± funkcjonalno¶æ, odporno¶æ,
niezawodno¶æ oraz bezpieczeñstwo, przy jednoczesnym
ograniczeniu kosztów eksploatacji. Dla spe³nienia tych wymagañ
potrzebne s± skuteczne, zapewniaj±ce d³ugie okresy dzia³ania, systemy
ochrony przed korozj±. Jedn± z podstawowych metod zabezpieczania
powierzchni stali przed korozj± jest nanoszenie metalowych
pow³ok ochronnych [1, 2]. Do najbardziej znanych i rozpowszechnionych
metod wytwarzania pow³ok metalowych nale¿y pokrywanie
wyrobów pow³okami cynkowymi na drodze metalizacji
zanurzeniowej. Pow³oki cynkowe wytwarzane w tradycyjnie stosowanych
k±pielach wykazuj± w niektórych warunkach zbyt ma³±
odporno¶æ korozyjn±, g³ównie przez ci±g³y wzrost zanieczyszczenia
¶rodowiska. Poszukiwania coraz to lepszych sposobów ochrony
przed korozj± doprowadzi³y do opracowania "podwójnych"
pow³ok ochronnych polegaj±cych na wytworzeniu na elementach
ocynkowanych dodatkowej pow³oki organicznej, która nie wp³ywa
na etap przetwórstwa, natomiast mo¿e znacznie poprawiæ ¿ywotno¶æ
elementu - tzw. system duplex. System ten spe³nia wysokie
wymagania dotycz±ce d³ugotrwa³ej odporno¶ci korozyjnej, a zarazem
³±czy ze sob± wysokie walory estetyczne [2÷4].
Termin "pow³oki duplex" zosta³ wprowadzony w ubieg³ym stuleciu
przez J. van Eijnsbergena. Po³±czy³ on z powodzeniem technologiê
nanoszenia pow³ok cynkowych oraz malarskich. Uzyska³
dziêki temu polepszenie w³asno¶ci ochronnych tak wytworzonego
systemu w porównaniu z osobno stosowanymi pow³okami, przy
jednoczesnym obni¿eniu kosztów eksploatacji systemu ochronnego.
W przypadku systemów duplex pow³oka lakierowa dodatkowo
zabezpiecza przed korozj± pow³okê cynkow±. Zmniejsza siê tym
samym szybko¶æ degradacji cynku, a okres eksploatacji pokrycia
przy odpowiednich grubo¶ciach pow³ok jest wyd³u¿ony [2, 5].
Elementy takie jak ta¶my, arkusze blach cynkowane s± na liniach
przemys³owych metod± ci±g³±. W kolejnym etapie poddawane s±
w oddzielnym procesie [...]
|
|
|
|
Badanie w³a¶ciwo¶ci pow³ok stosowanych w ta¶mach nadprzewodz±cych
|
|
|
Micha³ Szota Jaros³aw Jêdryka Marcin Nabia³ek Jakub Gawroñski Agata Dudek
|
Materia³y nadprzewodz±ce w postaci cienkich ta¶m ze wzglêdu na
warunki w jakich pracuj± powinny charakteryzowaæ siê nie tylko
dobrymi w³a¶ciwo¶ciami pr±dowymi IC oraz magnetycznymi HC,
ale równie¿ bardzo dobr± wytrzyma³o¶ci± mechaniczn± i odporno¶ci±
na korozjê [1÷3].
Materia³y tego typu maj± budowê warstwow±. Sk³adaj± siê z odpowiednio
przygotowanego pod³o¿a, warstw buforowych, materia³u
nadprzewodz±cego oraz warstwy ochronnej.
W zale¿no¶ci od stosowanego materia³u nadprzewodz±cego
wykorzystuje siê ró¿nego rodzaju pod³o¿a bêd±ce jednocze¶nie
warstwami no¶nymi. Czêsto s± to stopy na bazie Ni [4]. G³ównym
zadaniem takiego materia³u bazowego jest przede wszystkim przenoszenie
obci±¿eñ ca³ego materia³u oraz wytworzenie odpowiednich
warunków do nak³adania kolejnych warstw.
Najczê¶ciej stosowanymi na skalê przemys³ow± technologiami
wytwarzania materia³ów nadprzewodz±cych s± miêdzy innymi
technologie PIT (Powder In Tube), RABiTS (Rolling-Assisted
Biaxially Textured Substrate), IBAD (Ion Bean Assisted Deposited)
i ISD (Inclined Substrate Deposition) [5÷8].
Aby uzyskaæ wymagan± przyczepno¶æ warstwy nadprzewodz±cej
oraz spójno¶æ ca³ego materia³u stosuje siê warstwy buforowe
(przej¶ciowe) o budowie zbli¿onej do budowy materia³u nadprzewodz±cego.
Jako warstwy ochronne stosuje siê najczê¶ciej srebro. Maj± one
za zadanie ochronê przed wp³ywem otoczenia i uszkodzeniem warstwy
nadprzewodz±cej. Ta¶ma nadprzewodz±ca powinna charakteryzowaæ
siê dobrymi w³a¶ciwo¶ciami wytrzyma³o¶ciowymi, [...]
|
|
|
|
Biokompatybilno¶æ utlenianego anodowo stopu Ti6Al4V ELI
|
|
|
Janusz Szewczenko Jan Marciniak Jadwiga Tyrlik-Held Marta Kiel
|
Tytan i jego stopy s± obecnie najczê¶ciej stosowanymi biomateria³ami
do wytwarzania d³ugoterminowych implantów metalowych.
O ich przydatno¶ci decyduje mniejszy ciê¿ar w³a¶ciwy w porównaniu
ze stopami na osnowie ¿elaza i kobaltu oraz dobra biokompatybilno¶æ
w ¶rodowisku tkanek i p³ynów ustrojowych [1÷6].
W g³ównej mierze jest ona zwi±zana z dobr± odporno¶ci± korozyjn±,
a g³ównie z w³asno¶ciami fizykochemicznymi powierzchni
implantu, które determinowane s± przez strukturê i grubo¶æ wytworzonej
warstwy powierzchniowej [3, 6, 7]. Dobra biokompatybilno¶æ
tytanu i jego stopów zwi±zana jest tak¿e ze zdolno¶ci± ich
powierzchni do samopasywacji oraz repasywacji [6, 7].
W pocz±tkowym okresie stosowania tytanu i jego stopów uwa¿ano,
¿e s± one obojêtne biologicznie. Ostatnie badania wskazuj±,
¿e mog± powodowaæ alergiê lub reakcjê oko³owszczepow± w miêdzywarstwie
implant-tkanka kostna [3, 7].
Struktura i sk³ad warstwy powierzchniowej implantów z tytanu
i jego stopów mog± byæ modyfikowane za pomoc± ró¿nych metod,
w¶ród których dominuj± metody mechaniczne, chemiczne, elektrochemiczne
i termiczne. W ich wyniku na powierzchni oprócz tlenków
tytanu wystêpuj± inne tlenki skorelowane ze sk³adem chemicznym
pod³o¿a [8÷10].
Podstawowym celem modyfikacji powierzchni tytanu i jego stopów
jest wytworzenie warstwy pasywnej sk³adaj±cej siê g³ównie
z TiO2. Charakteryzuje siê ona zwarto¶ci± i jednorodno¶ci±, ma³ym
przewodnictwem elektronowym, stabilno¶ci± termodynamiczn±
oraz zdolno¶ci± do repasywacji po uszkodzeniu w obecno¶ci tlenu
lub wody. Taka warstwa pasywna ogranicza przenikanie jonów
pierwiastków stopowych do organizmu [11÷14].
Zdaniem autorów odporno¶æ korozyjna stopu Ti6Al4V ELI anodyzowanego
przy takich samych parametrach procesu jest uzale¿niona
od sposobu wstêpnego przygotowania powierzchni materia³u.
W pracy przedstawiono wyniki badañ wp³ywu ró¿nych metod
wstêpnego przygotowania powierzchni na odporno¶æ korozyjn±
anodyzowanego stopu Ti6Al4[...]
|
|
|
|
Budowa i w³a¶ciwo¶ci warstw duplex typu CrC+(Ni-W) wytwarzanych w procesie chromowania pró¿niowego
|
|
|
BOGDAN BOGDAÑSKI EWA KASPRZYCKA jAN TACIKOWSKI JAN SENATORSKI ZBIGNIEW £ATA¦
|
Warstwy chromowane o strukturze wêglikowej, wytwarzane na powierzchni
stali w procesach chromowania dyfuzyjnego, charakteryzuj±
siê dobrymi w³a¶ciwo¶ciami tribologicznymi [1÷5]. Wad±
warstw wêglikowych jest niedostateczna ich odporno¶æ na korozjê
w roztworach wodnych zawieraj±cych niektóre kwasy (np. kwas
octowy lub siarkowy) [5, 6]. Zwiêkszenie odporno¶ci korozyjnej
warstw, wed³ug danych literaturowych [7÷9], mo¿na uzyskaæ m.in.
przez elektrolityczne nak³adanie niklu przed procesem dyfuzyjnym.
Wyniki badañ w³asnych [9÷11] dotycz±cych warstw chromowanych
o strukturze wêglikowej wykaza³y, ¿e dziêki po³±czeniu
procesu chromowania pró¿niowego ze wstêpnym osadzaniem na
powierzchni stali pow³ok elektrolitycznych z niklu lub jego stopów,
np. z wolframem, mo¿na otrzymaæ warstwy duplex typu CrC+Ni
lub CrC+(Ni-W), których odporno¶æ na korozjê jest kilka razy
wiêksza od odporno¶ci korozyjnej warstw wêglikowych typu CrC,
wytwarzanych bezpo¶rednio na powierzchni stali, bez pow³oki
elektrolitycznej. Badania w³a¶ciwo¶ci tribologicznych tych warstw
wykaza³y, ¿e warstwy duplex typu CrC+(Ni-W) wytwarzane przez
osadzanie przed chromowaniem pró¿niowym pow³ok ze stopów
niklu, zawieraj±cych pierwiastek wêglikotwórczy, charakteryzuj±
siê dobr± odporno¶ci± na zu¿ycie przez tarcie, podczas gdy warstwy
duplex typu CrC+Ni otrzymywane przez nak³adanie pow³ok
z czystego niklu na powierzchniê stali przed chromowaniem nie s±
odporne na zu¿ycie przez tarcie [9, 10].
Celem pracy by³o zbadanie budowy warstw duplex typu
CrC+(Ni-W) w po³±czeniu z badaniami ich odporno¶ci na zu¿ycie
przez tarcie oraz wyja¶nienie, dlaczego obecno¶æ pierwiastka
wêglikotwórczego - wolframu - w stopach niklu, osadzanych na
powierzchni stali przed dyfuzyjnymi procesami chromowania pró¿niowego,
umo¿liwia wytwarzanie warstw wykazuj±cych dobre w³a¶ciwo¶ci
tribologiczne, podczas gdy warstwy duplex typu CrC+Ni
otrzymywane przez osadzanie czystego niklu na powierzchni stali
nie wykazuj± [...]
|
|
|
|
Characterisation of TiB2 nanocrystalline coating on the Cr-Ni-Mo austenitic steel
|
|
|
TOMASZ MOSKALEWICZ GRZEGORZ CEMPURA MARCIN KOT FRANTISEK LOFAJ ALEKSANDRA CZYRSKA-FILEMONOWICZ
|
Metal borides are very promising components of hard coatings
applied on engineering materials [1]. Titanium diboride (TiB2) of
a hexagonal structure has many interesting properties, such as high
melting point, high hardness, high wear and corrosion resistance,
excellent chemical stability at elevated temperature as well as good
thermal and electrical conductivity [2, 3]. Therefore, this material is
suitable as a protective coating for many applications, e.g. cutting
surfaces in machining industry.
The TiB2 protective coatings can be deposited on a various substrates
using several conventional PVD techniques. However, the
most commonly used method is magnetron sputtering [2]. Although
the coatings of this type were investigated since longer time, only
few successful commercial applications exist until now. The main
problem concerns a low adhesion of the TiB2 coatings on various
tool materials, e.g. high-speed steel or cemented carbides, resulting
from high residual stresses in such coatings [4]. However, the
residual stresses can be decreased when specific deposition parameters
are applied. Berger et al. [5] developed a method to grow the
TiB2 coatings with low compressive residual stresses by applying
positive substrate bias. This process improved also the cohesive
strength while retaining high coating hardness.
In the present work, nanocrystalline TiB2 coating was deposited
by magnetron sputtering on a model Cr-Ni-Mo austenitic steel. The
main objective was the characterization of the coating micro/nanostructure
and functional properties (residual stresses, wear resistance,
hardness and Young’s modulus, coating topography) as well
as adhesion of the coating to the steel substrate.
EXPERIMENTAL
The TiB2 coating was deposited on a model Cr-Ni-Mo austenitic
steel using an unbalanced dirrect current magnetron sputtering from
a stoichiometric TiB2 target (99.5%, 100 mm in diameter) in Ar
glow discharge. The substrate was ul[...]
|
|
|
|
Charakterystyka i ¿aroodporno¶æ pow³ok Al-Si na stopie tytanu
|
|
|
AGNIESZKA KOCHMAÑSKA PAWE£ KOCHMAÑSKI
|
Stopy tytanu stosowane s± zarówno w lotnictwie, energetyce, jak
i w medycynie. Charakteryzuj± siê ¿arowytrzyma³o¶ci±, odporno¶ci±
korozyjn± w wiêkszo¶ci agresywnych ¶rodowisk, du¿± wytrzyma³o¶ci±
w³a¶ciw± i obojêtno¶ci± biologiczn±. Konwencjonalne
stopy tytanu z racji ma³ej odporno¶ci na utlenianie i na pe³zanie
nie powinny byæ stosowane powy¿ej 600°C. Stosowane s± stopy
jednofazowe α lub β oraz dwufazowe α + β w zale¿no¶ci od zastosowania.
Spo¶ród stopów tytanu te o strukturze jednofazowej α
wykazuj± lepsz± odporno¶æ na pe³zanie. Maj± wystarczaj±c± ci±gliwo¶æ,
wytrzyma³o¶æ i spawalno¶æ, lecz gorsz± odkszta³calno¶æ.
Stopy dwufazowe maj± dobr± podatno¶æ na odkszta³cenia plastyczne,
podobnie jak stopy jednofazowe β.
Stop TiAl6V4 jest typowym przyk³adem stopów dwufazowych
α + β. U¿ywany jest na elementy konstrukcyjne, silnie obci±¿one
elementy maszyn oraz elementy w przemy¶le lotniczym i kosmicznym.
Techniczne zastosowania stopów tytanu s± ograniczone,
pomimo tego ¿e ich w³a¶ciwo¶ci mechaniczne na to pozwalaj±, ze
wzglêdu na zakres temperatury w jakiej pracuj±. Powy¿ej temperatury
500÷520°C w powietrzu tytan i jego stopy silnie reaguj± z tlenem
tworz±c rutyl. Tlenek tytanu nie ma w³a¶ciwo¶ci ochronnych
i w wy¿szej temperaturze ze wzglêdu na swoj± zdefektowan± strukturê
umo¿liwia dyfuzjê tlenu do wewn±trz materia³u [1]. Powoduje
to wytworzenie na powierzchni kruchej warstwy i jej wzrost.
Odporno¶æ na utlenianie i korozjê wysokotemperaturow± mo¿na
osi±gn±æ przez zastosowanie pow³ok i warstw ochronnych maj±cych
charakter barier dyfuzyjnych. Wiele prac nad wytwarzaniem
pow³ok na powierzchni tytanu i stopów tytanu dotyczy pow³ok typu
overlay [2, 3], pow³ok zawieraj±cych fazy miêdzymetaliczne TiAl
wytwarzanych metod± kontaktowo-gazow± [4], pow³ok ceramicznych
[5], ceramicznych pow³ok cieplnych wytwarzanych za pomoc±
technik plazmowych, np. EB PVD [6, 7].
W celu podniesienia odporno¶ci na utlenia[...]
|
|
|
|
Charakterystyka odporno¶ci na zarysowanie warstwy tlenkowej powsta³ej na stali P91
|
|
|
monika gwo¼dzik zygmunt nitkiewicz
|
Stale do pracy w podwy¿szonej temperaturze stanowi± przedmiot
zainteresowania wielu o¶rodków naukowych w kraju i na ¶wiecie
[1÷9], g³ównie ze wzglêdu na ich stosowanie w energetyce.
Ochronne warstwy tlenków powsta³e na stalach d³ugotrwale
eksploatowanych pe³ni± równie istotn± rolê jak granica pe³zania,
czy wytrzyma³o¶æ na pe³zanie. Bardzo wa¿ne jest, aby dobrze przylega³y
do pod³o¿a oraz mia³y ma³± sk³onno¶æ do ³uszczenia i wykruszania,
gdy¿ wykruszone fragmenty warstwy mog± powodowaæ
zmniejszanie prze¶witu rur, a tym samym prowadziæ do miejscowego
przegrzania ruroci±gów, które z kolei prowadzi do rozerwania
rur.
Jednym z gatunków stali stosowanych do pracy w podwy¿szonej
temperaturze jest stal P91 (X10CrMoVNb9-1 wed³ug PN-EN
10028-2:2003 [10]).
W pracy [11] przedstawiono wyniki strukturalnych badañ rentgenowskich
(XRD), które pozwoli³y okre¶liæ rodzaj poszczególnych
warstw tlenkowych powsta³ych na stali P91 po eksploatacji. W wyniku
eksploatacji stali P91 w temperaturze 535°C przez 70 000
godzin powstaje trójstrefowa warstwa tlenków. Na powierzchni
wewnêtrznej rury wystêpuje hematyt. Nastêpnie pod hematytem
pojawia siê magnetyt. Dalej w g³±b warstwy wystêpuje spinel, tj.
mieszanina magnetytu i chromitu.
W pracy przedstawiono wyniki badañ przyczepno¶ci warstw
tlenkowych za pomoc± testu odporno¶ci warstwy na zarysowanie
(Scratch Test).
MATERIA£ I METODYKA BADAÑ
Badaniom poddano próbki ze stali P91 (X10[...]
|
|
|
|
Cienkie warstwy Al-Mg i Al-Mg-Ni otrzymywane technik± PLD
|
|
|
Agnieszka Radziszewska
|
Obecnie jednym z najwa¿niejszych wyzwañ in¿ynierii powierzchni
jest opracowanie i wykorzystanie nowoczesnych materia³ów oraz
aplikowanie ich w urz±dzeniach u¿ywanych w takich dziedzinach
techniki, jak: biofizyka, optoelektronika, aeronautyka, przemys³
samochodowy i innych prê¿nie rozwijaj±cych siê dziedzinach nauki
i ¿ycia [1÷3]. Natomiast w celu zmniejszenia masy urz±dzeñ
i kosztów zwi±zanych z produkcj± elementów z materia³ów litych,
celowe jest zastosowanie pow³ok ochronnych na ró¿nego rodzaju
detale. W zwi±zku z tym uzyskuje siê materia³y o innych i lepszych
ni¿ pod³o¿e w³a¶ciwo¶ciach. Du¿e znaczenie w technologii wytwarzania
i nak³adania ró¿nych pow³ok maj± techniki laserowe, a g³ównie
ablacja laserowa.
Ze wzglêdu na du¿± dostêpno¶æ, nisk± cenê, a przede wszystkim
ze wzglêdu na ma³± gêsto¶æ, obecnie coraz czê¶ciej stosuje siê
stopy magnezu, np.: w przemy¶le lotniczym, motoryzacyjnym [4,
5]. Najwiêkszym jednak problemem stopów magnezu jest ich ma³a
odporno¶æ korozyjna, szczególnie na korozjê galwaniczn±, ma³a
odporno¶æ na utlenianie oraz pe³zanie i zmêczenie [4, 5]. Dla polepszenia
ich w³a¶ciwo¶ci stosuje siê obróbkê ciepln± stopów magnezu
[6], wprowadzanie dodatków stopowych [5] oraz nak³ada siê na nie
ró¿ne warstwy, np.: Al-Mg, multiwarstwy Al-Mg-Ni [7, 8].
W pracy przedstawiono cienkie warstwy Al-Mg i mutliwarstwy
Al-Mg-Ni otrzymywane za pomoc± ablacji laserowej (technika
PLD). Artyku³ obejmujê badania strukturalne, sk³adu chemicznego
i fazowego za pomoc± skaningowej (SEM) i transmisyjnej mikroskopii
elektronowej (TEM) oraz spektroskopii promieniowania
rentgenowskiego z dyspersj± energii (EDS).
Metodyka badañ
Cienkie warstwy wytworzono, stosuj±c laser o pracy impulsowej
QS-Nd:YAG. Dla wytworzenia warstw Al-Mg oraz multiwarstw
Al-Mg-Ni stosowano d³ugo¶æ fali lasera λ równ± 266 nm, czêstotliwo¶æ
impulsu ω 12÷15 Hz i czas trwania pojedynczego impulsu τ
10÷12 ns. Warstwy wytwarzano w komorze pró¿niowej pod [...]
|
|
|
|
Cohesion and fracture toughness of gradient boride layers formed by borocarburizing
|
|
|
NATALIA MAKUCH MICHA£ KULKA ALEKSANDRA PERTEK
|
Boriding being a thermochemical process is widely used for boridetype
coating. This process generally results in the formation of FeB
and Fe2B needle-like microstructure at the surface. The presence
of iron borides formed on the steels surfaces increases largely their
hardness (up to 2000 HV), wear resistance, corrosion resistance and
heat resistance [1÷3]. The main disadvantage of boriding is the brittleness
of borides, especially of FeB phase. There are several factors
that cause the brittleness of borided layers: first, the FeB and
Fe2B have high hardness; second, a large hardness gradient exists
between the borided layer and the substrate. The frequent symptoms
of this defect are: microcracks of these layers, chipping and
spalling. The literature data [4, 5] show, that the following factors
influence the brittleness of borides: case depth of the layer, hardness,
phase composition, internal stresses and chemical composition
of borided steel.
Many methods can lessen the brittleness of the boride layers.
Three main are: obtaining a single-phase Fe2B layer [1÷3], the production
of multicomponent and complex borided layers [6÷9] and
laser heat treatment (LHT) after boriding [10÷12].
The one of these methods is boriding of previously carburized
steel [7÷9]. This process called borocarburizing aims at forming
a transition layer between the borided layer and the substrate. The
transition area has a relatively higher carbon concentration and
higher hardness, what reduces the hardness gradient of the iron
borides to the substrate. Hence the brittleness of borided layer is
lessened. The borocarburized layers are characterized by improved
abrasive wear resistance and increased low-cycle fatigue strength in
comparison with typical borided layers formed on medium-carbon
steel [7, 9]. Although the fracture toughness of typical borided layers
is well known, there is not information referring this property in
case of borocarburized layers.[...]
|
|
|
|
Dyfuzja reaktywna boru w warstwie powierzchniowej spieków kobaltu
|
|
|
JAN LACHOWSKI JOANNA BOROWIECKA-JAMROZEK
|
Proces dyfuzyjnego borowania znajduje coraz szersze zastosowanie
jako metoda obróbki cieplno-chemicznej zapewniaj±cej bardzo
znaczne zwiêkszenie trwa³o¶ci elementów maszyn. Warstwy borowane
cechuj± siê bardzo du¿± odporno¶ci± na ¶cieranie i s± zwykle
stosowane, gdy smarowanie jest sk±pe lub gdy nie mo¿e byæ stosowane
w ogóle.
Du¿a twardo¶æ warstw borkowych, zwiêkszona odporno¶æ korozyjna
w wodnych roztworach kwasów nieorganicznych (HCl,
H2SO4, H3PO4, HF) i organicznych (wzrost odporno¶ci do 15 razy),
tak¿e w roztworach soli i zasad, stanowi± zalety, dziêki którym znalaz³y
one zastosowanie techniczne [1, 2].
Z wykresu równowagi Co-B (rys. 1) mo¿na odczytaæ temperaturê
topnienia kobaltu wynosz±c± 1495°C, poni¿ej której kobalt
krystalizuje w sieci regularnej ¶ciennie centrowanej. Przemiana
alotropowa ε → α wystêpuje w temperaturze ok. 417°C [3÷5], sieæ
heksagonalna odmiany alotropowej ε przemienia siê wtedy w sieæ
¶ciennie centrowan± kobaltu α. Przedstawiony na diagramie borek
CoB jest zwi±zkiem zawieraj±cym 15,5% mas. boru, natomiast borek
Co2B odpowiada zawarto¶ci boru 8,4% mas.
METODYKA BADAÑ
Do badañ zastosowano spieki otrzymane z proszków Co gatunku
Extrafine. Warstwy otrzymano za pomoc± proszkowej metody borowania
opartej na wykorzystaniu mieszaniny o sk³adzie: B4C jako
sk³adnik podstawowy stanowi±cy ¼ród³o boru, (NH4Cl + NaF) jako
aktywator i Al2O3 jako wype³niacz. Zachowane by³y nastêpuj±ce
parametry procesu: temperatura 950°C, czas 6 h i 12 h. Badania
obejmowa³y okre¶lenie struktury i grubo¶ci uzyskanych warstw.
Obserwacji naniesionych warstw dokonano za pomoc± mikroskopu
¶wietlnego Leica DM-4000.
Próbki przeciêto za pomoc± tarczy diamentowej na przecinarce
wolnoobrotowej, po czym zainkludowano je i wykonano zg³ady
metalograficzne. Nastêpnie przeprowadzono obserwacje mikrostruktury
przy powiêkszeniu 1000 razy.
Warstwy borków utworzone na spiekach Co poddano równie¿
analizie fazowej metod± dy[...]
|
|
|
|
Dyfuzyjne manganowanie ¿elaza
|
|
|
Andrzej M³ynarczak Adam Piasecki
|
Klasyczne austenityczne stale nierdzewne, zawieraj±ce austenitotwórczy
nikiel nale¿± do drogich stali ze wzglêdu na wysok± cenê
tego pierwiastka. Produkcja niklu jest coraz mniejsza z uwagi na
zmniejszaj±c± siê dostêpno¶æ rud. Wysoka cena i ma³a dostêpno¶æ
nie s± jednak jedynymi ograniczeniami zastosowania niklu w metalurgii
¿elaza i stopów metali [1]. Tym ograniczeniem jest stwierdzona
kancerogenno¶æ niklu. Jony niklu uznawane s± za bardzo istotny
czynnik prowadz±cy do powstania alergii i raka. Wed³ug dermatologów
uczulonych na nikiel jest oko³o 4% mê¿czyzn oraz a¿ 20%
kobiet [2, 3].
Wch³anianie substancji toksycznych mo¿e zachodziæ w drogach
oddechowych, przez skórê oraz przez uk³ad pokarmowy, jednak
najbardziej istotnym sposobem wch³ania, je¶li chodzi o warunki
przemys³owe, jest przede wszystkim uk³ad oddechowy. Nieprawid³owe
funkcjonowanie uk³adu oddechowego zaobserwowano
u spawaczy, galwanizerów i pracowników, którzy maj± styczno¶æ
z tlenkiem niklu, czyli z g³ównym sk³adnikiem dymów towarzysz±cych
spawaniu stali wysokostopowych [4]. Wed³ug klasyfikacji
opracowanej przez IARC (Miêdzynarodowa Agencja Badañ nad
Rakiem) w Lyonie chrom oraz zwi±zki niklu zalicza siê do grupy
czynników rakotwórczych u ludzi [5].
Do pierwiastków austenitotwórczych obok niklu nale¿± mangan,
kobalt i azot. Zasoby manganu w postaci konkrecji znajduj±cych
siê na dnie oceanów wydaj± siê byæ nieograniczone. Podobnie jest
równie¿ na kontynentach. Z³o¿a manganu s± znaczne. Z tego w³a¶nie
powodu coraz czê¶ciej zastêpuje siê stale chromowo-niklowe
chromowo-manganowymi. Trwaj± równie¿ prace dotycz±ce wprowadzania
azotu do stali w celu wytworzenia struktury martenzyty[...]
|
|
|
|
Efekt Portevina-Le Chateliera rejestrowany w stopie kobaltu podczas próby jednoosiowego rozci±gania
|
|
|
Jerzy Jeleñkowski Pawe³ Marchlewski Aleksander Nakonieczny
|
Stopy na osnowie kobaltu Co-Cr-W-Ni wyró¿niaj± siê dobr± odporno¶ci±
korozyjn±, du¿± wytrzyma³o¶ci± przy statycznych i cyklicznych
obci±¿eniach, odporno¶ci± na plastyczne odkszta³cenia
przy krótkotrwa³ych przeci±¿eniach i odporno¶ci± na zu¿ycie przez
tarcie [1, 2]. Cechy te powoduj±, ¿e s± one stosowane na specjalne
urz±dzenia do pracy w temperaturze od warto¶ci kriogenicznych do
400°C, a z pow³ok± ZrO2 równie¿ do pracy w temperaturze bliskiej
1000°C [3]. W stanie wysokowytrzyma³ym (Rm ≈ 2500 MPa)
s± z nich wytwarzane elementy sprê¿yste pracuj±ce w przestrzeni
kosmicznej, m.in. w urz±dzeniach do otwierania anten satelitarnych
[1, 3]. S± paramagnetyczne, maj± wiêksz± ni¿ stal 316LMV odporno¶æ
na korozjê w¿erow± i szczelinow±, lepsz± tolerancjê w ¶rodowisku
tkanek i p³ynów ustrojowych. Dobra biozgodno¶æ powoduje,
¿e s± u¿ywane na implanty [2, 4]. Du¿a zawarto¶æ niklu i wolframu
budzi jednak w±tpliwo¶ci w zastosowaniach do produkcji implantów
d³ugookresowych.
W stanie wy¿arzonym stopy Co-Cr-W-Ni mog± mieæ znaczn±
liczbê faz wtórnych, tj. wêglików specjalnych i faz typu: γʹ, Co3W
i Co2W. Du¿± plastyczno¶æ uzyskuj± po wysokotemperaturowym
przesycaniu, po którym poddaje siê je nawet 90% odkszta³ceniu
i starzeniu. Zgnioty poni¿ej 20% powoduj± nierównomiernie rozmieszczenie
p³askich skupisk dyslokacji, natomiast przy ¶rednich
warto¶ciach odkszta³ceñ powstaj± mikrobli¼niaki umocniaj±ce podobnie
do umocnienia rozdrobnieniem ziaren [2].
Na w³a¶ciwo¶ci stopów kobaltu wywiera silny wp³yw bardzo
ma³a warto¶æ energii b³êdu u³o¿enia (EBU) 0,02÷0,08 MJm-2 i typowa
w takich przypadkach substruktura z dyslokacjami cz±stkowymi
po³±czonymi b³êdami u³o¿enia (BU) rozsuniêtymi na du¿±
wzajemn± odleg³o¶æ osi±gaj±c± 10÷20b, (b - wektor Burgersa) [6].
Dyslokacje cz±stkowe po³±czone (BU) maj± bardzo utrudniony
ruch, tym silniej gdy s± w wiêkszej wzajemnej odleg³o¶ci i s± ³atwo
blokowane przez przeszkody. Potrzebne s± znaczne naprê¿enia, [...]
|
|
|
|
Efekt ujawnienia mikrostruktury w elektrolitycznej obróbce stali chromowo-niklowych
|
|
|
micha³ krzywiecki barbara kucharska mariola spalik anNa wróbel
|
Tradycyjne obróbki metali, takie jak polerowanie mechaniczne, nie
zawsze umo¿liwiaj± uzyskanie odpowiedniej czysto¶ci powierzchni
materia³ów. Usuniêcie zanieczyszczeñ, takich jak plamy rdzy,
czy obce wtr±cenia na powierzchni detali zalegaj±ce w rysach obrabianych
powierzchni umo¿liwia skutecznie metoda elektropolerowania.
Obecnie polerowanie i trawienie elektrolityczne jest coraz
czê¶ciej stosowane w wytwórstwie narzêdzi medycznych, w produkcji
biomateria³ów, w przemy¶le lotniczym i motoryzacyjnym,
czy w przemy¶le atomowym [1, 2]. Elektropolerowanie jest uwa¿ane
za najlepsz± technikê do poprawiania odporno¶ci na korozjê
metali nierdzewnych przez usuwanie zanieczyszczeñ i niwelowanie
uszkodzeñ powierzchniowych pogarszaj±cych odporno¶æ na korozjê
metalu [3, 4]. Polerowanie i trawienie elektrolityczne jest równie¿
technik± przydatn± do zmniejszania chropowato¶ci powierzchni
metali zapobiegaj±c± osadzaniu siê zanieczyszczeñ [4].
Obecnie prowadzi siê coraz wiêcej badañ z wykorzystaniem
technik polerowania i trawienia elektrolitycznego. Ta technika jest
szczególnie u¿yteczna w metalografii dla ujawniania struktury materia³ów,
a szczególnie w preparatyce materia³ów trudnoobrabialnych,
do jakich nale¿± np. wêgliki wolframu [5]. Przygotowane
metod± elektrotrawienia pod³o¿a pozwalaj± na uzyskanie lepszej
adhezji osadzonych na nich pow³ok [6]. Odpowiedni dobór parametrów
trawienia i polerowania elektrolitycznego ma du¿y wp³yw
na koñcowy wynik ca³ego zabiegu. Do parametrów tych zalicza siê:
rodzaj elektrolitu, czas polerowania, napiêcie, gêsto¶æ pr±du i temperaturê
elektrolitu. Ustalono, ¿e najlepszy wynik elektropolerowania
stali 316L w elektrolicie sk³adaj±cego siê z 50% kwasu fosforowego,
20% kwasu siarkowego i 30% wody destylowanej uzyskuje
siê w temperaturze 68°C [2, 7].
Istotne jest, aby procesy polerowania i trawienia by³y powtarzalne.
W tym celu nowoczesne elektropolerki maj± mo¿liwo¶æ
sterowania komputerowego, które umo¿liwia ar[...]
|
|
|
|
Elementarne mechanizmy formowania pow³oki intermetalicznej Fe-Al podczas natryskiwania gazodetonacyjnego
|
|
|
Cezary Senderowski Ewgeni Astachov Zbigniew Bojar Yuri Borisov
|
Technologia natryskiwania detonacyjnego (DGS - Detonation Gun
Spraying) oparta jest na z³o¿onych procesach fizykochemicznych,
uzale¿nionych od szeregu elementarnych czynników, których usystematyzowanie
pozwala wp³ywaæ na kontrolowany przebieg procesu
natryskiwania i tym samym na strukturê i jako¶æ metalurgiczn±
formowanej pow³oki. Pomimo wielu prac [1÷8] do¶æ szczegó³owo
opisuj±cych z³o¿one zjawiska procesu propagacji fali uderzeniowej
inicjuj±cej detonacjê (reakcjê "wybuchu chemicznego"), ci±gle s±
analizowane szczegó³owe uwarunkowania sekwencyjnie nastêpuj±cych
po sobie zdarzeñ w procesie DGS. Formowanie pow³oki
natryskiwanej detonacyjnie przebiega w cyklicznie powtarzaj±cych
siê zdarzeniach, przy ka¿dym oddanym "strzale" dzia³a detonacyjnego
pracuj±cego zwykle z czêstotliwo¶ci± 2÷6 Hz [1]. Podstawowym
warunkiem ¶wiadomej kontroli procesu DGS jako sekwencji
powtarzalnych zjawisk wystêpuj±cych w ka¿dym cyklu roboczym
jest znajomo¶æ tak istotnych parametrów, jak: wspó³czynnik wype³nienia
komory spalania i w³a¶ciwo¶ci energetyczne zastosowanej
gazowej mieszaniny detonacyjnej, po³o¿enie punktu inicjacji zap³onu,
masa pojedynczej porcji proszkowego wsadu oraz jego gêsto¶æ,
sk³ad fazowy, temperatura topnienia, morfologia cz±stek, po³o¿enie
i koncentracja strumienia cz±stek proszku w lufie w momencie
detonacji oraz odleg³o¶æ wylotu lufy dzia³a od pod³o¿a. Po inicjacji
zap³onu produkty spalania rozprzestrzeniaj± siê we wszystkich
kierunkach i po przekroczeniu okre¶lonej odleg³o¶ci krytycznej od
punktu zap³onu uk³ad osi±ga parametry produktów detonacji w³a¶ciwe
dla ustalonej fali detonacyjnej. G³ówne z tych parametrów, tj.
temperatura, prêdko¶æ, ci¶nienie i sk³ad chemiczny, uwarunkowane
s± przede wszystkim rodzajem u¿ytej mieszaniny gazowej i to
one determinuj± po³o¿enie czo³a fali detonacyjnej i strefy reakcji
chemicznej. St±d te¿ istotna jest znajomo¶æ charakterystyki energetycznej
gazu roboczego, jak równie¿ mieszaniny cz±stek nat[...]
|
|
|
|
Hardness and texture of Cu/Ni multilayers differing in Ni sublayer thickness
|
|
|
Edyta kulej barbara kucharska jaros³aw kanak
|
Multilayers of nanometric period thicknesses are characterized by
unique properties (magnetic, optical, mechanical etc.) resulting
from the presence of a large number of interfaces in such materials.
The properties of such multilayers can be completely different from
those of the multilayers in which the period thickness is in the order
of a micrometer, even if they are built of the identical components
[1, 2].
A great development of nanomaterial examination techniques
has taken place in recent years. X-ray techniques, transmission and
atomic force microscopy are most commonly used for examination.
A measurement method which is most often used for determining
the mechanical properties of nanomaterials is the microhardness
test. Recent studies have shown that multilayers attain the
maximum hardness when the thickness of their period is within the
range from several to some dozens nanometers. This extraordinary
property enables a number of potential application uses of multilayers
in the “engineering of future" [3÷6]. Notwithstanding the
fact that hardness represents an important material characteristic,
an increasingly greater weight is being attached to the most subtle
feature of the structure, that is the texture [7÷10].
The purpose of the study is to determine the effect of the Cu/Ni
multilayer texturing degree on mechanical properties, such as nanohardness
and Young’s modulus.
methodology and the material
The material used for tests were Cu/Ni multilayers fabricated on
a monocrystalline Si(100) silicon substrate by the magnetron deposition
method. The multilayers were differentiated by Ni sublayer
thickness Ni (1.2; 1.4; 1.5; 1.6; 2.5; 3.0 nm), while maintaining
a fixed Cu sublayer thickness of 2 nm. Each multilayer was built of
100 periods (Fig. 1). A period is the sum of the thicknesses of two
sublayers. The thickness of each in[...]
|
|
|
|
Influence of manganese on the structure and morphology of hydroxyapatite coatings deposited using pulsed laser deposition technique
|
|
|
Waldemar Mróz Miros³aw Buæko Sylwia Burdyñska JOANNA CZWARTOS Artur Prokopiuk Anna ¦lósarczyk Tadeusz Wierzchoñ
|
Materials on the basis of hydroxyapatite (HA, Ca10(PO4)(OH)2) can
be classify to materials with high biocompatibility to human bones
and teeth. The HA is a basic inorganic component of biological
tissues such as bones or teeth. This material is considered as the
most bioactive which can bond with living bone material. Therefore,
the HA was applied to orthopedic implants in order to promote
the growth of surrounding bone tissue [1]. The metallic prostheses
coated with HA combine good mechanical properties of the metal
and biocompatibility of the HA layer.
Calcium as well as other trace elements such as magnesium or
manganese are important for natural growth and metabolism of the
bone tissues [2, 3]. Manganese is an important element for osteogenesis
and its deficiency causes decreasing of thickness and length
of the bones [4]. Moreover, it was showed that divalent manganese
ions can promote better functionalization of HA surface [5, 6].
The HA layers can be deposited using different methods such as
sol-gel technique, plasma spraying or pulsed laser deposition (PLD)
[7]. Among these techniques the PLD is the most multipurpose
technique because it allows for precise control of crystalline structure,
stoichiometry, thickness or adhesion of deposited layer [8, 9].
The aim of this paper was to show the influence of manganese
additions in ablated target on chemical composition and structural
properties of deposited layer.
Materials and Methods
Three hydroxyapatite basic materials were used for deposition
of the coatings: the first one consisted of pure HA and the second
and third one consisted of HA doped with manganese. The
Mn-modified hydroxyapatite (MnHA) were prepared by coprecipitation
of manganese and calcium with PO4
3- ions (the content of Mn
was 0.1 wt % and 0.5 wt % respectively). All the layers were deposited
on Ti6Al4V titanium alloy which was previously subjected
to glow discharge nitriding process. This process enable[...]
|
|
|
|
KrakówZastosowanie mieszania tarciowego materia³u do obróbki warstwy wierzchniej wyrobu
|
|
|
Piotr ULIASZ Marek BLICHARSKI Tadeusz KNYCH
|
Obróbka powierzchniowa polegaj±ca na mieszaniu tarciowym
materia³u FSP (Friction Stir Processing) zosta³a opracowana na
podstawie znanej od kilkunastu lat techniki FSW (Friction Stir Welding)
³±czenia materia³ów w stanie sta³ym bez udzia³u fazy ciek³ej.
Technika FSW, tj. zgrzewanie tarciowe z mieszaniem materia³u
zgrzeiny, zosta³a opracowana i opatentowana w Instytucie Spawalnictwa
(The Welding Institute TWI) w Cambridge w Wielkiej Brytanii
w 1991 r. i jest uwa¿ana za jedno z najwiêkszych osi±gniêæ
w technice spajania materia³ów w ostatnim dwudziestoleciu [1].
Zasada procesu FSW jest bardzo prosta. Rotuj±ce narzêdzie sk³adaj±ce
siê z ko³nierza oporowego i trzpienia o znacznie mniejszej
¶rednicy wci¶niêtego miêdzy doci¶niête do siebie ³±czone elementy
jest przesuwane wzd³u¿ ich linii styku w momencie, gdy ko³nierz
zaczyna naciskaæ na ³±czone elementy (rys. 1). Na skutek tarcia
miêdzy narzêdziem i materia³em oraz mieszania i intensywnego
odkszta³cania plastycznego materia³u wytwarzane jest ciep³o prowadz±ce
do lokalnego wzrostu temperatury i zmiêkniêcia materia³u
wokó³ trzpienia i pod ko³nierzem.
Po³±czenie obrotu i przemieszczania siê narzêdzia powoduje
natomiast przemieszczanie siê materia³u z frontu do ty³u trzpienia
oraz wymieszanie materia³u z s±siednich obszarów wokó³ trzpienia.
£±czenie t± metod± zachodzi w stanie sta³ym, tj. w temperaturze
ni¿szej ni¿ temperatura topnienia ³±czonych elementów, a ilo¶æ
ciep³a wydzielaj±ca siê podczas procesu jest znacznie mniejsza
ni¿ podczas spawania tradycyjnego, co zmniejsza naprê¿enia wewnêtrzne
oraz pozwala unikn±æ tworzenia struktury dendrytycznej
oraz niekorzystnych faz, np. eutektyk. Mikrostruktura z³±cza utworzona
w wyniku du¿ego odkszta³cenia plastycznego i mieszania
materia³u z jednoczesn± rekrystalizacj± dynamiczn± jest drobnoziarnista
i zasadniczo pozbawiona wad wprowadzanych przez tradycyjne
spawanie.
Metoda FSW by³a i jest przedmiotem intensywnych badañ od
20 lat. W Polsc[...]
|
|
|
|
Kszta³towanie struktury kompozytowych pow³ok Al-AlN na stali martenzytycznej metod± Arc-PVD
|
|
|
Bogus³aw mendala lucjan swad¼ba marek hetmañczyk
|
Rozwój wspó³czesnej nauki i techniki stawia stale rosn±ce wymagania
wykorzystywanym materia³om. Coraz wy¿sza temperatura,
z³o¿one obci±¿enia, eksploatacja pojedynczych elementów jak
i ca³ych konstrukcji w warunkach agresywnych ¶rodowisk, stwarzaj±
konieczno¶æ ulepszania istniej±cych i opracowania nowych
materia³ów konstrukcyjnych. Materia³y takie musz± odznaczaæ siê
dobrymi w³a¶ciwo¶ciami fizykochemicznymi, eksploatacyjnymi
oraz ³atwo¶ci± wytwarzania [1]. Przy doborze odpowiednich materia³ów,
ju¿ na etapie projektowania, bardzo wa¿n± rolê odgrywaj±
równie¿ odpowiednio dobrane, zaawansowane pow³oki ochronne,
które znacznie poszerzaj± mo¿liwo¶ci nawet najnowocze¶niejszych
stali i stopów. Zw³aszcza nowoczesne metody PVD pozwalaj± na
otrzymywanie wielu typów pow³ok ochronnych o odpowiednio
dobranych, wzajemnie uzupe³niaj±cych siê w³a¶ciwo¶ciach, takich
jak: w³a¶ciwo¶ci mechaniczne, odporno¶æ korozyjna, odporno¶æ na
zu¿ycie, co znacznie rozszerza zakres ich zastosowania [2÷4]. Uzasadnia
to podejmowanie badañ nad wytwarzaniem pow³ok o charakterze
anodowym, np: AlZn, AlTi, Al, pow³ok gradientowych
oraz kompozytowych, sk³adaj±cych siê z faz Al i AlN, dla elementów
wykonywanych ze stali [5].
Pow³oki na bazie aluminium s± potencjalnymi pow³okami do
ochrony protektorowej stali. S± one równie¿ planowane jako zamienniki
pow³ok kadmowych wytwarzanych w procesach galwanicznych.
Procesy te s± eliminowane z przemys³u g³ównie ze
wzglêdu na du¿± szkodliwo¶æ kadmu i procesu technologicznego
kadmowania na zdrowie ludzi i dla ¶rodowiska naturalnego. Dlatego
poszukuje siê zarówno nowych pow³ok, jak i procesów o wysokiej
czysto¶ci ekologicznej, które mog³yby zast±piæ proces kadmowania.
Od kilku lat podejmowane s± próby otrzymywania pow³ok na
bazie azotku aluminium i to zarówno za pomoc± technologii CVD,
jak i PVD [6, 7]. Prowadzi siê równie¿ badania nad otrzymywaniem
aluminiowych materia³ów kompozytowych umacnianych cz±stkami
ceramicznymi, równie¿ [...]
|
|
|
|
Kszta³towanie technologicznej warstwy wierzchniej pier¶cieni t³okowych silnika spalinowego za pomoc± ablacyjnej mikroobróbki laserowej
|
|
|
WOJCIECH NAPAD£EK
|
W przypadku ograniczonego smarowania pary tribologicznej pojawia
siê wysokie tarcie pomiêdzy wspó³pracuj±cymi powierzchniami
z powodu miejscowego przerwania filmu smarowego. Funkcjonowanie
systemu tribologicznego mo¿na poprawiæ przez dobór
odpowiednich materia³ów na elementy skojarzeñ, optymalizacjê topografii
powierzchni, a tak¿e zmniejszenie tarcia przez odpowiednie
wytworzenie tekstury powierzchni wspó³pracuj±cych ze sob±
elementów skojarzenia tribologicznego. Do procesów teksturowania
warstwy powierzchniowej (WP) elementów maszyn mog± byæ
zastosowane m.in. metody: mechaniczne (polerowanie, docieranie,
szlifowanie, obróbka ultrad¼wiêkowa), wi±zkowe (laserowa, elektronowa
itp.) [1÷5].
Si³y tarcia i zu¿ycie pary tribologicznej mo¿na zmniejszyæ,
wprowadzaj±c selektywnie mikrostrefy na powierzchniach wspó³pracuj±cej
pary tribologicznej. Z jednej strony wytworzone mikrostruktury
powinny dzia³aæ jak pu³apki na cz±stki ¶cierne, z drugiej
strony powinny one zapewniæ dostawê czynnika smarnego, dzia³aj±c
jako zbiorniki p³ynu smaruj±cego. Przyk³adem tego jest czo³owa
i boczna powierzchnia pier¶cienia t³okowego uszczelniaj±cego
poddana modyfikacji laserowej.
Badania efektów teksturowania laserowego prowadzone w wielu
o¶rodkach na ¶wiecie wykaza³y zwiêkszon± grubo¶æ filmu olejowego
pomiêdzy pier¶cieniem t³oka i cylindrem, a tym samym
znaczne zmniejszenie intensywno¶ci zu¿ycia wspó³pracuj±cych
elementów. Ponadto zamkniête mikrozasobniki oleju mog± spe³niaæ
funkcjê mikro³o¿yska. W procesie wspó³pracy dwóch powierzchni
w mikrozasobnikach nastêpuje ¶ciskanie czynnika smarowego
i wytwarzanie ci¶nienia, skutkiem czego jest powstanie smarowania
hydrostatycznego. Wytworzona laserowo mikrostruktura mo¿e
pozytywnie wp³ywaæ na powstawanie hydrodynamicznego filmu
olejowego. Rodzaj tekstury powierzchni (np. pó³czasze, rowki), ich
geometria i rozmieszczenie odgrywaj± bardzo istotn± rolê w procesach
tribologicznych [2÷5].
W wiêkszo¶ci przypadków od[...]
|
|
|
|
Kszta³towanie w³a¶ciwo¶ci stali WCL metod± azotowania jarzeniowego
|
|
|
JERZY ROBERT SOBIECKI KAROL POP£AWSKI Agnieszka Brojanowska TADEUSZ WIERZCHOÑ
|
Wa¿nym aspektem in¿ynierii materia³owej jest projektowanie
i wytwarzanie materia³ów o coraz lepszych w³a¶ciwo¶ciach. Jest
to konieczne ze wzglêdu na powstawanie nowoczesnych technologii,
przez co materia³ jest nara¿ony na coraz bardziej ekstremalne
warunki pracy. Przyk³adem takiego materia³u jest stal narzêdziowa
do pracy na gor±co, która musi spe³niæ bardzo wysokie wymagania
w czasie eksploatacji. Jednym z najczê¶ciej u¿ywanych gatunków
tych stali jest stal X37CrMoV5-1 (WCL), która by³a przedmiotem
tej pracy. Jest to stal chromowo-molibdenowa maj±ca dobr± odporno¶æ
na zmêczenie cieplne i na odpuszczanie oraz na ¶cieranie
w podwy¿szonej temperaturze, a tak¿e dobr± ci±gliwo¶æ i przewodno¶æ
ciepln± [1]. Znajduje zastosowanie jako: elementy form do
odlewania pod ci¶nieniem stopów metali nie¿elaznych, czê¶ci pras
do wyciskania stopów miedzi i metali lekkich, no¿e do ciêcia na gor±co,
walce do walcowania miedzi na gor±co, wk³adki matrycowe,
t³oczniki, stemple, trzpienie i przebijaki [1]. Szczególnie matryce
do kucia na gor±co wytwarzane ze stali WCL s± nara¿one na intensywne
obci±¿enia mechaniczne i cieplne. G³ównym wymogiem
stawianym dla takich matryc jest du¿a odporno¶æ na ¶cieranie oraz
pêkanie [2]. Badania matryc po obróbce azotowania w 560°C wykaza³y
wyra¼nie zwiêkszon± odporno¶æ na ¶cieranie, a tym samym
ich trwa³o¶æ eksploatacyjn± [2]. W literaturze ¶wiatowej obserwuje
siê zainteresowanie azotowaniem gazowym [3], jak i jarzeniowym
[2, 4÷6] stali przeznaczonych na matryce do kucia na gor±co.
Wszyscy autorzy s± zgodni, ¿e procesy azotowania zdecydowanie
zwiêkszaj± twardo¶æ oraz odporno¶æ na ¶cieranie. Prowadzone
w ostatnich latach badania wskazuj± na mo¿liwo¶æ wytwarzania
warstwy azotowanej na stali WCL, jako pod³o¿a dla pow³ok fosforanów
cynku, osadzanych w procesie fosforanowania chemicznego.
W pracy [7] wykazano, ¿e wytworzona w procesie azotowania
jarzeniowego na powierzchni stali WCL warstwa typu azotki ¿elaza
Fe4N i Fe3[...]
|
|
|
|
Laserowe nanoszenie znaków barwnych na pod³o¿a ceramiczne
|
|
|
DANUTA CHMIELEWSKA JAN MARCZAK ANTONI SARZYÑSKI MAREK STRZELEC
|
Ró¿ne rodzaje obróbki laserowej zyskuj± coraz wiêksz± popularno¶æ
w wielu dziedzinach, takich jak: badania naukowe, przemys³
[1÷3], technika wojskowa (dalmierze, laserowe wska¼niki celu),
edukacja i urz±dzenia u¿ytku domowego (dyski optyczne, odtwarzacze
CD), restauracja dzie³ sztuki [4] i wielu, wielu innych.
Od kilku lat obserwuje siê tak¿e zainteresowanie przemys³u
ceramicznego zastosowaniem techniki laserowej do znakowania
i zdobienia wyrobów ceramicznych. Podjêto odpowiednie prace
badawcze w tej dziedzinie, co zaowocowa³o pojawieniem siê wielu
doniesieñ i patentów [np. 5÷11]. Równie¿ w Polsce z inicjatywy
Instytutu Ceramiki i Materia³ów Budowlanych i we wspó³pracy
z Instytutem Optoelektroniki WAT podjêto prace badawcze w dziedzinie
laserowego znakowania i zdobienia ceramiki [12÷15].
Proces, w którym nanoszony barwnik zostaje na sta³e spojony
z pod³o¿em ceramicznym na skutek oddzia³ywania termicznego
wi±zki lasera du¿ej mocy nie jest szeroko opisywany w literaturze
[np. 8], choæ oferowane s± ju¿ na rynku zagraniczne barwniki ceramiczne
przeznaczone do tego celu [16].
W artykule przedstawiono opis niektórych technik wykorzystywanych
do optymalizacji procesu laserowej obróbki i zdobienia
ceramiki. Omówiono m.in. wp³yw konfiguracji uk³adu eksperymentalnego
na szeroko¶æ ¶cie¿ek wypalanych wi±zk± laserow±
na ceramice.
DOBÓR PARAMETRÓW OBRÓBKI LASEROWEJ
Wszelkie obiekty dekoracji wypalanej laserem mog± siê sk³adaæ
z punktów (kropek) lub linii. Punktowe wypalanie laserowe stosuje
siê przy odtwarzaniu obrazów (np. fotografii) na ceramice.
Napisy, etykiety, ró¿ne rysunki mo¿na tak¿e wykonywaæ metod±
wektorow±. Podstawowym elementem obiektu wektorowego jest
linia, dlatego zbadano dok³adniej wp³yw parametrów obróbki laserowej
(moc wi±zki laserowej, szybko¶æ skanowania oraz odleg³o¶æ
obrabianej powierzchni od p³aszczyzny ogniskowej soczewki skanera)
na szeroko¶æ, barwê i jednorodno¶æ wypalonej linii. Szeroko¶æ
wypalanej linii zale¿[...]
|
|
|
|
Laserowe teksturowanie p³aszcza t³oka silnika spalinowego
|
|
|
WOJCIECH NAPAD£EK Wojciech PRZETAKIEWICZ
|
W silniku spalinowym t³ok spe³nia wiele odpowiedzialnych zadañ.
Jego denko stanowi ruchom± czê¶æ komory spalania, jest wiêc nara¿one
na du¿e ci¶nienie i wysok± temperaturê. Ci¶nienie osi±ga
7÷15 MPa, natomiast temperatura 250±500°C. Ukszta³towanie
t³oka musi zapewniaæ odprowadzenie ciep³a z denka, pozwoliæ
na uchwycenie i prowadzenie uszczelniaj±cych pier¶cieni t³okowych,
zamyka tak¿e komorê spalania. Poza tymi zadaniami, t³ok
musi jeszcze spe³niaæ dodatkowe warunki. Powinien byæ mo¿liwie
lekki, poniewa¿ to u³atwia wyrównowa¿enie uk³adu korbowego
oraz zmniejsza obci±¿enie silnika wywo³ane si³ami bezw³adno¶ci.
P³aszcz t³oka ma za zadanie prowadzenie t³oka w cylindrze oraz
odprowadzenie ciep³a do g³adzi. Ponadto materia³, z którego wykonany
jest t³ok, musi mieæ du¿y wspó³czynnik przewodzenia ciep³a,
du¿± odporno¶æ na ¶cieranie, dostateczn± wytrzyma³o¶æ w podwy¿szonej
temperaturze, dobre w³a¶ciwo¶ci ¶lizgowe i ma³y wspó³czynnik
rozszerzalno¶ci. Trudne warunki pracy t³oka powoduj±,
¿e wymagania stawiane materia³om na t³oki s± bardzo ró¿norodne.
Materia³y stosowane w produkcji t³oków mo¿na podzieliæ na nastêpuj±ce
grupy: ¿eliwa niestopowe i stopowe, stopy aluminium,
staliwa specjalne i materia³y kompozytowe.
G³ównym sposobem wytwarzania t³oków jest ich odlewanie
w formach piaskowych lub metalowych. Odlewanie w formach
metalowych (kokilach), stosowane dla stopów lekkich, umo¿liwia
uzyskanie bardziej drobnoziarnistej struktury materia³u oraz lepszych
w³a¶ciwo¶ci wytrzyma³o¶ciowych. Stosuje siê równie¿ t³oki
kute.
Kucie wywo³uje równie¿ korzystne zmiany w strukturze materia³u,
w tym rozdrobnienie oraz zaokr±glenie ziaren [1].
Si³y tarcia i zu¿ycie pary tribologicznej mo¿na zmniejszyæ,
wprowadzaj±c selektywnie mikrostrefy na powierzchniach wspó³pracuj±cej
pary tribologicznej. Z jednej strony wytworzone elementy
warstwy powierzchniowej p[...]
|
|
|
|
Mechanizm niekonwencjonalnego azotowania jarzeniowego stali austenitycznej X2CrNiMo17-12-2
|
|
|
Tadeusz Fr±czek micha³ olejnik
|
Azotowanie jest wci±¿ atrakcyjn± metod± in¿ynierii powierzchni
umo¿liwiaj±c± poprawê w³a¶ciwo¶ci mechanicznych i u¿ytkowych
elementów konstrukcyjnych i czê¶ci maszyn, przede wszystkim ich
twardo¶ci i wytrzyma³o¶ci, odporno¶ci na zu¿ycie w warunkach tarcia
oraz odporno¶ci korozyjnej [1].
Modyfikowanie warstwy powierzchniowej stali austenitycznych
w procesie azotowania gazowego w du¿ym stopniu utrudnia
ich sk³onno¶æ do pasywacji. Tworz± siê zwarte warstwy tlenkowe
Cr2O3 hamuj±ce dyfuzjê atomów innych pierwiastków w g³±b warstwy.
Dlatego w procesie azotowania gazowego tych materia³ów
jest stosowany zabieg usuwania tej warstwy tlenków w celu aktywacji
powierzchni.
Proces azotowania w warunkach wy³adowania jarzeniowego
pozwala na wytwarzanie warstw o lepszej jako¶ci ni¿ po konwencjonalnym
azotowaniu gazowym [2]. Ponadto azotowanie jarzeniowe
umo¿liwia usuniêcie warstw tlenkowych utrudniaj±cych
dyfuzjê azotu ju¿ w pocz±tkowym etapie tego procesu, eliminuj±c
jednocze¶nie konieczno¶æ wstêpnej aktywacji powierzchni [3].
Aktywacja powierzchni przez rozpylanie katodowe jest po³±czona
z jej bombardowaniem niskoenergetycznymi jonami. Energia tych
jonów musi byæ wiêksza od energii progowej rozpylania atomów
powierzchniowych [4].
Azotowanie jarzeniowe stali austenitycznej w temperaturze powy¿ej
500°C powoduje zmniejszenie stê¿enia chromu, zdecydowanie
pogarszaj±c odporno¶æ korozyjn± [5]. Dlatego proces azotowania
jarzeniowego stali austenitycznej prowadzi siê w temperaturze
poni¿ej 500°C [6].
W Instytucie In¿ynierii Materia³owej Politechniki Czêstochowskiej
prowadzone s± badania niskotemperaturowego azotowania
materia³ów metalicznych, miêdzy innym stali austenitycznych w warunkach
wy³adowania jarzeniowego pr±du sta³ego. Analiza dotychczas
uzyskanych wyników badañ umo¿liwi³a zaproponowanie modelu
i mechanizmu azotowania jarzeniowego stali austenitycznej
X2CrNiMo17-12-2 w ró¿nych obszarach wy³adowania jarzeniowego
pr±du sta³ego w odniesien[...]
|
|
|
|
Metoda korekcji wspó³czynnika przenoszenia wêgla
|
|
Nawêglanie stali w atmosferach endotermicznych wzbogacanych
gazem ziemnym lub propanem w celu wytworzenia wysokiego potencja³u
wêglowego jest nadal najczê¶ciej stosowanym procesem obróbki
cieplno-chemicznej [1, 2]. W³asno¶ci elementów nawêglanych
zale¿± od rozmieszczenia wêgla na przekroju warstwy nawêglonej,
które ma wp³yw na profil twardo¶ci, naprê¿eñ w³asnych i zawarto¶æ
austenitu szcz±tkowego. Dlatego mo¿liwo¶æ prognozowania rozmieszczenia
wêgla w warstwach ma du¿e znaczenie dla technologów.
Podstawowymi parametrami decyduj±cymi o kinetyce nawêglania
jest temperatura, potencja³ wêglowy atmosfery i warto¶æ wspó³czynnika
przenoszenia wêgla atmosfery. Warto¶æ tego wspó³czynnika
ma wp³yw na szybko¶æ transportu atomów wêgla z atmosfery
do metalu i dlatego ma istotny wp³yw na kinetykê tworzenia warstwy
nawêglonej. Ze zwiêkszeniem warto¶ci wspó³czynnika przenoszenia
stê¿enie wêgla na powierzchni ro¶nie szybciej z czasem
nawêglania i w efekcie uzyskuje siê grubsze warstwy nawêglone
[3]. Wspó³czynnik przenoszenia wyznaczono metod± nawêglania
folii wykonanych z czystego ¿elaza lub stali o ma³ej zawarto¶ci
wêgla dla wielu typów atmosfer stosowanych do nawêglania. Opublikowane
wyniki pokazuj± ¶cis³y zwi±zek miêdzy warto¶ci± tego
wspó³czynnika i sk³adem chemicznym atmosfery [4, 5].
Wyznaczone warto¶ci wspó³czynnika przenoszenia wêgla zale¿±
od grubo¶ci folii zastosowanej do badañ. W celu zbadania wp³ywu
grubo¶ci folii na wynik pomiaru Sobusiak przeprowadzi³ proces nawêglania
folii o ró¿nej grubo¶ci w temperaturze 900°C w atmosferze
wytworzonej z metanolu [6]. Na podstawie tych badañ wykaza³,
¿e wielko¶æ zmierzonego wspó³czynnika przenoszenia maleje wraz
z grubo¶ci± folii stosowanej do badañ. A zatem im cieñsza jest folia
zastosowana do pomiarów, tym dok³adnej zmierzony wspó³czynnik
opisuje szybko¶æ reakcji na granicy atmosfera-stal.
Dlatego w pracy przeprowadzono symulacjê komputerow± nawêglania
folii w celu ustalenia czynników wp³ywa[...]
|
|
|
|
Metoda wytwarzania masywnych stopów amorficznych na bazie metali przej¶ciowych grupy 3d o wysokiej mikrotwardo¶ci
|
|
|
Marcin Nabia³ek Micha³ Szota
|
Przez ostanie kilkana¶cie lat w licz±cych siê jednostkach naukowych,
jak równie¿ w laboratoriach najwiêkszych koncernów przemys³owych,
opracowano wiele metod umo¿liwiaj±cych otrzymywanie
masywnych materia³ów amorficznych oraz materia³ów
amorficznych w postaci cienkiej ta¶my. Do najpopularniejszych
technik wytwarzania materia³ów amorficznych nale¿y zaliczyæ metody:
jednokierunkowego zestalania ciek³ego stopu na miedzianym
wiruj±cym walcu [1, 2], metodê zasysania oraz wt³aczania ciek³ego
stopu do miedzianej sch³adzanej formy [3÷5]. Pierwsza z metod
polega na ultraszybkim zestaleniu ciek³ego stopu wytryskiwanego
z kwarcowej kapilary na miedziane, obracaj±ce siê z du¿± czêstotliwo¶ci±
ko³o W przypadku drugiej i trzeciej metody zakrzepniêcie
ciek³ego stopu z pominiêciem etapu krystalizacji odbywa siê w sposób
radialny, odpowiednio przez jego zassanie lub wt³oczenie do
miedzianej sch³adzanej formy. Stosuj±c metodê jednokierunkowego
ch³odzenia ciek³ego stopu na wiruj±cym kole, w której szybko¶æ
ch³odzenia ciek³ego stopu wynosi 104÷106 K/s, otrzymuje siê jedynie
cienkie ta¶my o grubo¶ci kilkudziesiêciu mikrometrów, zwane
potocznie klasycznymi materia³ami amorficznymi. Konieczno¶æ
stosowania tak du¿ych szybko¶ci ch³odzenia znacznie ogranicza³o
mo¿liwo¶ci technologiczne produkowania masywnych materia³ów
amorficznych za pomoc± innych metod. Prze³om w otrzymywaniu
BMG (Bulk Metallic Glasses) nast±pi³ w 1989 roku, kiedy A. Inoue
z Uniwersytetu w Tohito zaproponowa³ trzy empiryczne kryteria,
których przestrzeganie umo¿liwia³o regularne wytwarzanie BMG
[6]. Z za³o¿eñ tych wynika³o, ¿e do otrzymania BMG niezbêdna
jest wielosk³adnikowa budowa stopu, w którym promienie atomowe
g³ównych sk³adników powinny siê ró¿niæ o wiêcej ni¿ 12% i dodatkowo
charakteryzowaæ siê ujemnym ciep³em mieszania.
Pierwsze masywne stopy amorficzne, w których g³ównym sk³adnikiem
by³o ¿elazo wytworzono w systemach Fe-(Nb, Mo)-(Al,
Ga)-(P, C, B, Si, Ge) [7] w 1995 roku. [...]
|
|
|
|
Mikrostruktura i w³asno¶ci pow³oki ze stopu Ni na rurach kot³owych ze stali P235GH
|
|
|
Magdalena Rozmus-Górnikowska Marek Blicharski Jan Kusiñski Ludwik Kusiñski
|
Obecnie trwa³o¶æ elementów najbardziej nara¿onych na korozjê
podczas spalania odpadów w kotle zwiêksza siê przez napawanie
pow³ok ze stopów niklu [1]. Napawanie jest procesem nanoszenia
warstwy materia³u na powierzchniê wyrobów metodami spawalniczymi.
Pow³oki nanoszone przez napawanie w porównaniu z pow³okami
nanoszonymi innymi metodami charakteryzuj± siê silnym
metalurgicznym po³±czeniem z metalowym pod³o¿em ze wzglêdu
na przetopienie materia³u nanoszonego i warstwy pod³o¿a. Ponadto
wzglêdnie ³atwo mo¿na wytworzyæ warstwê niezawieraj±c± porów
i innych wad. W warstwie napawanej, ze wzglêdu na przetopienie
pod³o¿a, wystêpuje ci±g³a zmiana sk³adu chemicznego w kierunku
od powierzchni do wnêtrza. Nie wystêpuje wyra¼na granica rozdzia³u
miêdzy warstw± wierzchni± a pod³o¿em. Do nanoszenia
warstw przez napawanie stosuje siê metody spawania: gazowego
(p³omieniowego), ³ukowego, wi±zk± lasera lub elektronów [2].
Now± technik± napawania ³ukowego opracowan± w 2002 r.
przez austriack± firmê Fronius jest tzw. Cold Metal Transfer (CMT)
[3÷5]. Jest to metoda spawania z impulsowym podawaniem drutu,
w której znacznie obni¿ono temperaturê ³uku w porównaniu z tradycyjnym
procesem spawania ³ukiem zwarciowym. W metodzie
CMT drut jest przesuwany w kierunku pod³o¿a do pojawienia siê
zwarcia. Nastêpnie drut jest odci±gany. Kiedy zwarcie zaniknie drut
porusza siê ponownie w kierunku pod³o¿a i proces rozpoczyna siê
od pocz±tku.
Charakterystyczn± cech± metody CMT jest to, ¿e przenoszenie
metalu odbywa siê przy ma³ym pr±dzie, co spra[...]
|
|
|
|
Mikrostruktura i w³a¶ciwo¶ci dyfuzyjnych warstw wierzchnich NiAl
|
|
|
Tomasz Babul Stanis³aw J. Skrzypek Jerzy Jeleñkowski Marcin Go³y
|
Uszkodzenia elementów konstrukcyjnych i elementów maszyn
w wiêkszo¶ci przypadków zarodkuj± na powierzchni lub w warstwie
wierzchniej. Struktura powierzchni jak i fizykochemiczne
i mechaniczne w³asno¶ci warstwy wierzchniej s± newralgicznym
czynnikiem decyduj±cym o trwa³o¶ci gotowego wyrobu. St±d bardzo
du¿y nacisk k³adzie siê na rozwój technologii obróbki i modyfikacji
w³asno¶ci warstwy wierzchniej.
Fazy miêdzymetaliczne metali przej¶ciowych (Fe, Ti, Ni) z aluminium
s± przedmiotem wszechstronnych badañ i stanowi± potencjalny
obszar poszukiwania nowych materia³ów. Materia³y te
maj± m.in. du¿± wytrzyma³o¶æ, dobr± odporno¶æ na korozjê w ¶rodowisku
agresywnym, ale przede wszystkim wysok± odporno¶æ
na ¶cieranie. Uporz±dkowany uk³ad atomów w sieci krystalicznej
wp³ywa korzystnie na ich stabilno¶æ strukturaln± i w³a¶ciwo¶ci mechaniczne
w wysokiej temperaturze [1÷3]. Aluminki niklu (Ni3Al,
NiAl i Ni5Al3), aluminki ¿elaza (FeAl oraz Fe3Al) charakteryzuje
równie¿ stosunkowo ma³a gêsto¶æ 5,3÷6,3 Mg∙m-3, czyli o oko³o
30% mniejsza ni¿ gêsto¶æ stali i superstopów przeznaczonych do
pracy w podwy¿szonej temperaturze [1÷4]. Jednak najwiêksz± zalet±
zwi±zków miêdzymetalicznych tego typu jest ich niski koszt
wytwarzania. Niestety wci±¿ nie osi±gniêto wa¿nego celu jakim jest
ich uplastycznienie.
Pomimo pewnych wad, aluminki niklu i ¿elaza s± czêsto stosowane
na elementy konstrukcji do pracy w temperaturze do 800°C
ze wzglêdu na ich nisk± cenê, dobr± odporno¶æ korozyjn± i ³atw±
formowalno¶æ na gor±co. Diagram fazowy Ni-Al (rys. 1) p[...]
|
|
|
|
Mikrostruktura i w³a¶ciwo¶ci pow³oki nc-WC/a-C na stali szybkotn±cej HS-6-5-2
|
|
|
Grzegorz Cempura Tomasz moskalewicz S³awo mirzimowski bogdan wendler Aleksandra czyrska -filemonowicz
|
Jednym ze sposobów zwiêkszenia wydajno¶ci oraz trwa³o¶ci czê¶ci
maszyn jest obni¿enie wspó³czynnika tarcia wspó³pracuj±cych ze
sob± elementów (np. przek³adni zêbatych lub ³o¿ysk). Tendencja do
podnoszenia sprawno¶ci mo¿e powodowaæ du¿e obci±¿enia tribologiczne
materia³u. Odporno¶æ na zu¿ycie przez tarcie mo¿na poprawiæ
przez wytworzenie odpowiedniej warstwy powierzchniowej
na silnie obci±¿onych elementach [1, 2]. W ostatnich latach w celu
zmniejszenia wspó³czynnika tarcia wytwarza siê pow³oki nanokompozytowe
zbudowane z nanokrystalicznych wêglików w amorficznej
osnowie wêgla [3, 4]. Perspektywiczn± metod± wytwarzania
takich pow³ok jest rozpylanie magnetronowe [4].
Celem badañ przeprowadzonych w pracy by³a charakterystyka
mikrostruktury pow³oki nc-WC/a-C wytworzonej na stali szybkotn±c±cej
HS-6-5-2 oraz ocena w³a¶ciwo¶ci tribologicznych i mikromechanicznych,
jak równie¿ przyczepno¶ci pow³oki do pod³o¿a.
Materia³ i Zakres Badañ
Badania wykonano na stali HS6-5-2 (sk³ad chemiczny stali wed³ug
normy podano w tabeli 1).
Stal HS6-5-2 obrobiono cieplnie w nastêpuj±cy sposób: nagrzewanie
do hartowania do temperatury 1150°C z dwoma przystankami
po 5 minut w temperaturze 550°C oraz 850°C, nastêpnie wygrzewanie
w temperaturze 1150°C przez 15 minut oraz hartowanie
w oleju. Po zahartowaniu próbki zosta³y odpuszczone w temperaturze
550°C przez 1 godzinê, a nastêpnie och³odzone wraz z piecem.
Na tak obrobionej stali wytworzono pow³okê nc-WC/a-C za pomoc±
rozpylania magnetronowego.
Badania mikrostruktury pow³oki przeprowadzono za pomoc±
mikroskopii ¶wietlnej (LM), skaningowej mikroskopii elektronowej
(SEM) oraz transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM).
Do badañ LM u¿yto mikroskop AxioIMAGER M1m firmy Zeiss.
Badania SEM przeprowadzono za pomoc± mikroskopu NEON
1540EsB firmy Zeiss wyposa¿onego w spektrometr promieniowania
rentgenowskiego Quantax 200 firmy Bruker. Badania TEM
wykonano za pomoc± mikroskopu JEOL JEM-2010ARP. Cienkie
lamele [...]
|
|
|
|
Mikrostruktura warstw aluminidkowych modyfikowanych proszkiem NiCrAlY uzyskiwanych metod± zawiesinow± na stopie Re 80
|
|
|
Marek góral ryszard filip
|
W celu ochrony powierzchni ³opatek turbin silników lotniczych oraz
energetycznych wykonanych z nadstopów niklu przed utleniaj±cym
dzia³aniem spalin s± stosowane dyfuzyjne warstwy aluminidkowe
[1]. Najpowszechniej stosowan± dotychczas metodê stanowi³o
aluminiowanie w proszkach (Pack Cementation). Polega³o ono na
umieszczaniu elementów w metalowym kontenerze i zasypywaniu
proszkiem zawieraj±cym aktywny proszek - ¼ród³o aluminium oraz
obojêtny wype³niacz i halogenkowy aktywator. Proces prowadzono
w atmosferze ochronnej argonu w piecu komorowym [2]. Rozwój
konstrukcji silników lotniczych - opracowanie ³opatek turbin z wewnêtrznymi
kana³ami ch³odz±cymi - spowodowa³ rozwój nowych
metod aluminiowania. Obecnie w technice lotniczej s± stosowane
metody gazowe (Out of Pack, Gas Phase Aluminizing). W tej metodzie
³opatki s± umieszczane nad proszkiem lub granulami zawieraj±cymi
aluminium. Jako aktywator jest stosowany najczê¶ciej fluorek
aluminium. Aluminiowanie jest prowadzone w piecu retortowym
w temperaturze 900÷1050°C przez 2 godziny w ochronnej atmosferze
argonu lub wodoru [3]. Najnowocze¶niejsz± metod± otrzymywania
warstw aluminidkowych jest metoda chemicznego osadzania
z fazy gazowej - CVD (Chemical Vapour Deposition). W odró¿nieniu
od innych metod aluminiowania gazowego w procesie CVD
halogenkowy no¶nik Al - chlorek aluminium jest wytwarzany w zewnêtrznym
generatorze na skutek reakcji pomiêdzy chlorowodorem
a granulami aluminium. Powstaj±cy gaz jest wprowadzany do retorty,
w której znajduj± siê pokrywane elementy [4]. Dalszy rozwój
metod dyfuzyjnego aluminiowania jest ukierunkowany na stosowanie
modyfikacji pow³ok aluminidkowych innymi pierwiastkami -
cyrkonem, hafnem, palladem, platyn± i krzemem [5, 6].
Od kilkudziesiêciu lat poza przedstawionymi metodami wytwarzania
warstw aluminidkowych jest stosowana metoda zawiesinowa.
Polega ona na nanoszeniu organicznej lub nieorganicznej zawiesiny
zawieraj±cej proszek aluminium na powierzc[...]
|
|
|
|
Mikrostruktura warstwy azotowanej jarzeniowo na stopie Inconel 600
|
|
|
tomasz borowski tomasz p³ociñski krzysztof j. kurzyd³owski tadeusz wierzchoñ
|
W ostatnich latach obserwuje siê bardzo szybki rozwój przemys³u
chemicznego, motoryzacyjnego, lotniczego oraz medycznego,
co sprawia, ¿e stawia siê coraz wiêksze wymagania materia³om
konstrukcyjnym i funkcjonalnym stosowanym w tych ga³êziach
przemys³u. Dziêki swoim unikatowym w³a¶ciwo¶ciom, takim jak
odporno¶æ korozyjna w wysokiej temperaturze, plastyczno¶æ, paramagnetyzm,
coraz szerzej stosowanymi materia³ami s± stopy niklu
[1÷4]. Dobr± odporno¶æ korozyjn± materia³y te zawdziêczaj±
zwiêkszonej zawarto¶ci chromu umo¿liwiaj±cej tworzenie warstwy
pasywnej, chroni±cej przed dzia³aniem agresywnych ¶rodowisk korozyjnych
[5]. Stopy niklu, np. Inconel 600, stosowane s± do wyrobu
aparatury chemicznej pracuj±cej w agresywnych o¶rodkach
i wysokiej temperaturze (armatura, pompy, zbiorniki), w wytwornicach
pary w elektrowniach j±drowych, w silnikach lotniczych, na
kompensatory cieplne w motoryzacji, na elementy pieców przemys³owych
(wnêtrza komór i retorty), urz±dzenia do chloryzacji oraz
urz±dzenia do alkalizacji w papierniach, a tak¿e na instrumentarium
medyczne [6÷8]. Warunki pracy elementów w przedstawionych zastosowaniach
wymuszaj± konieczno¶æ stosowania materia³ów o odpowiedniej
twardo¶ci i odporno¶ci na zu¿ycie przez tarcie. Obecnie
stosowane stopy niklu nie spe³niaj± oczekiwanych wymagañ w tym
zakresie [8, 9]. W³a¶ciwo¶ci te mog± zostaæ poprawione przez zastosowanie
technik in¿ynierii powierzchni, m.in. proces azotowania
jarzeniowego [10]. Ta technologia pozwala uzyskaæ kilkakrotnie
wiêksz± twardo¶æ powierzchni stopu niklu, która wi±¿e siê ze
znacznie lepsz± odporno¶ci± na zu¿ycie przez tarcie. Warstwy azotowane
na stopach typu Inconel charakteryzuj± siê równie¿ dobr±
odporno¶ci± korozyjn± w agresywnych ¶rodowiskach chlorkowych
[11]. Nale¿y zaznaczyæ, ¿e proces ten zastosowany w obróbce stopu
niklu Inconel 625 zawieraj±cym ponad 20% mas. Cr umo¿liwi³
zwiêkszenie trwa³o¶ci tzw. dysków rozw³ókniaj±cych szk³o o 80%
(badania przeprow[...]
|
|
|
|
Mikrotruktura pow³ok Zn7Al3Cu poddanych oddzia³ywaniu ¶rodowiska korozyjnego
|
|
|
RAFA£ MICHALIK AGNIESZKA TOMASZEWSKA HENRYK WO¬NICA
|
Stopy typu Zn-Al s± znane i stosowane od lat. Pierwszym stopem,
jaki znalaz³ zastosowanie, by³ stop o nazwie handlowej ZAMAK
[1]. Spo¶ród stopów Zn-Al zastosowanie znalaz³y przede wszystkim
stopy ZA-8, ZA-12, ZA-22 i ZA-27 o zawarto¶ci aluminium
odpowiednio 8, 12, 22 i 27%. Stopy Zn-Al s± stosowane przede
wszystkim ze wzglêdu na swoje w³a¶ciwo¶ci tribologiczne, jako
tworzywo alternatywne dla br±zów, ¿eliw i stopów aluminium w ³o¿yskach
oraz jako materia³ konstrukcyjny [2, 3]. Korzystne rezultaty
przynosi zastosowanie stopów Zn-Al na ³o¿yska nara¿one na
du¿e obci±¿enia pracuj±ce m.in. w górnictwie, frezarkach, wyci±gach
linowych itp. Szczególnie interesuj±ce, ze wzglêdu na swoje
w³a¶ciwo¶ci, s± stopu typu Zn-22Al-3Cu oraz Zn-7Al-3Cu.
Stopy typu Zn-Al-Cu charakteryzuj± siê szeregiem korzystnych
w³a¶ciwo¶ci, do których mo¿na zaliczyæ: nisk± temperaturê topnienia,
dobr± lejno¶æ, w³a¶ciwo¶ci nadplastyczne, du¿± wytrzyma³o¶æ
i twardo¶æ, dobr± wytrzyma³o¶æ zmêczeniow±, ma³± gêsto¶æ, ma³y
wspó³czynnik tarcia, ma³± szybko¶æ zu¿ycia, niski koszt wytworzenia.
Do wad tych stopów mo¿na zaliczyæ ma³± wytrzyma³o¶æ na
pe³zanie i trwa³o¶æ wymiarow± podczas obróbki cieplnej, niewystarczaj±c±
odporno¶æ na korozjê [4, 5]
Prowadzone przez autorów badania wskazuj±, ¿e stopy Zn-Al-Cu
mog± byæ równie¿ bardzo dobrym materia³em do wytwarzania pow³ok
ochronnych, alternatywnych dla pow³ok cynkowych oraz pow³ok
Zn-5Al typu "Galfan". Badane pow³oki Zn-Al-Cu wykazywa³y
wiêksz± odporno¶æ na korozjê w ¶rodowisku 3,5% NaCl ni¿
badane porównawczo pow³oki typu "Galfan" [6, 7].
Mikrostruktura pow³oki jest czynnikiem determinuj±cym jej
odporno¶æ na korozjê elektrochemiczn±. W strukturze stopów Zn-
-Al-Cu mog± wystêpowaæ: wysokotemperaturowa faza β bogata
w cynk, fazy α i η bogate w cynk i aluminium, stabilne w temperaturze
pokojowej, stabilna powy¿ej 268°C faza ε o strukturze
heksagonalnej oraz faza Tʹ - stop trójsk³adnikowy [8].
W tempe[...]
|
|
|
|
Modelling of melt-spinning process of amorphous tapes using the artificial neural networks (ANN)
|
|
|
mariusz krupa micha³ szota jakub gawroñski
|
The first commercial scale production of amorphous materials was
started in 1979 by Allien Chemical Corporation. Obtained amorphous
tapes had a thickness range of 30÷50 μm and width at about
ten-odd mm. The another metallic glass tapes are produced in Germany
(Vacuumschmelze) and Japan (Hitachi Metals) [1].
The tapes with thickness range of 50÷100 μm and width from 2
to 5 mm are made in Institute of Physics, Czestochowa University
of Technology. The melt-spinning method is used for moulding.
In order to produce amorphous tapes it is crucial to accurately
prepare the alloy for moulding. The substrate elements must to have
a high chemical purity. The chemical constitution of molten alloy
includes transition metals, for example Fe, Ni, Co or their combinations,
and semi-metals, for example B, P, C, Si or their combinations.
It’s very important, that the chemical constitution of alloy
includes about 70÷80% of semi-metal, for example iron [2]. Selection
of proper chemical composition of alloy minimizes possibility
of material crystallization.
To obtain amorphous materials the following conditions must
be satisfied:
-- prepared alloy is composed of more than three elements,
-- variation in atomic radius of elements in the alloy exceed 12%,
correct packing of atoms is allowed,
-- the main components of the alloy are characterized by negative
heat of mixing, which influences viscosity of the obtained material
[3].
Fundamental problem of process is getting of high cooling velocity,
in order to glass transition of material. Satisfying all above
conditions causes a cooling velocity range of 10-1÷103 K/s. Moreover,
that cooling velocity for amorphous tapes produced by using
melt-spinning method (one-direction cooling alloy into rotating
copper drum) is contained in range from 104 to 106 K/s [3].
Production of amorphous tapes by melt-spinning method depends
on chemical constitution of the alloy, and is carried out in
ine[...]
|
|
|
|
Modelowanie ewolucji stanów naprê¿eñ w wielowarstwowej pow³oce CrN/Cr za pomoc± MES
|
|
|
£ukasz Szparaga Jerzy Ratajski
|
Obecnie istnieje du¿e zainteresowanie o¶rodków przemys³owych
i badawczych projektowaniem i optymalizacj± procesów nak³adania
pow³ok przeciwzu¿yciowych metodami PVD na narzêdzia do obróbki
drewa i metalu [1÷5]. Istotnym komponentem w opracowaniu
inteligentnego systemu sterowania procesami PVD jest znajomo¶æ
dynamiki stanów naprê¿eñ wystêpuj±cych w nak³adanej pow³oce.
Istnieje szereg publikacji dotycz±cych pomiarów i symulacji numerycznych
stanów naprê¿eñ wystêpuj±cych w pow³okach w trakcie
i po procesie nanoszenia metodami PVD [6÷9], jednak¿e ze wzglêdu
na bogactwo zjawisk fizycznych i chemicznych towarzysz±cych
tym procesom tematyka ta ci±gle pozostaje otwarta. Szczególnym
zainteresowaniem ciesz± siê pow³oki wielowarstwowe, które mog±
byæ wysoce efektywne z punktu widzenia zwiêkszenia adhezji,
twardo¶ci czy stabilno¶ci termicznej.
Modelowana pow³oka wielowarstwowa sk³ada siê z 7 modu³ów
CrN/Cr. Grubo¶ci warstwy CrN i Cr w ka¿dym module wynosz±
odpowiednio 340 nm i 170 nm. Szczegó³owy opis modeli matematycznych
i fizycznych powstawania naprê¿eñ wewn±trz rozwa¿anych
pow³ok po procesie nanoszenia metodami PVD mo¿na
znale¼æ na przyk³ad w pracach [1, 5, 8]. Dodatkowo postuluje siê
wystêpowanie ci±g³ej zmiany parametrów fizycznych poszczególnych
warstw pow³oki za pomoc± sigmoidalnej funkcji przej¶cia
[1]. W zaproponowanym modelu pow³oki wystêpuje 7 modu³ów
CrN/Cr, co prowadzi do 13 funkcji przej¶ciowych postaci:
f P P P e
f P P P
i x a
j
i
Cr CrN Cr CrN Cr
CrN Cr CrN Cr C
→
- ( - ) -
→
= + ( - )( + )
= + -
1
β 1
rrN ( )( + - ( - ) )-
1
1
e x aj β
(1)
gdzie: i = 1, 3, .., 13, j = 2, 4, ..., 14. PCr i PCrN oznaczaj± odpowiednio
parametry fizyczne warstwy chromu i azotku chromu, ai
i aj d³ugo¶ci wektorów translacji. Dziedziny funkcji przej¶cia s± dla
rozwa¿anej geom[...]
|
|
|
|
Modyfikacja tworzyw elastomerowych za pomoc± wi±zek jonów
|
|
|
URSZULA OSTASZEWSKA JACEK JAGIELSKI DARIUSZ BIELIÑSKI ANNA PI¡TKOWSKA
|
Modyfikacja powierzchni materia³ów pozwala na po³±czenie odmiennych
w³asno¶ci rdzenia i warstwy wierzchniej materia³ów, co
umo¿liwia konstruowanie nowych tworzyw o unikatowych w³asno¶ciach.
Koncepcja ta jest znana i stosowana od lat do obróbki
metali. Od pewnego czasu pomys³ ten znalaz³ zastosowanie równie¿
do modyfikacji takich tworzyw jak ceramiki czy polimery.
W tym ostatnim przypadku badania skoncentrowane by³y g³ównie
na zastosowaniach biomedycznych [1]. Modyfikacjê powierzchni
stosowano równie¿ do elastomerów, aczkolwiek dostêpne metody
opiera³y siê g³ównie na wykorzystaniu technik chemicznych, np.
sulfonowania czy jodowania. W przypadku zaawansowanych elastomerów
wielosk³adnikowych modyfikacja chemiczna okaza³a siê
ma³o skuteczna, g³ównie ze wzglêdu na niejednorodno¶æ modyfikacji
i trudno¶ci w uzyskaniu korzystnych zmian w³asno¶ci funkcjonalnych.
Atrakcyjn± alternatyw± dla metod chemicznych okaza³o
siê natomiast zastosowanie wysokoenergetycznych wi±zek jonów.
W pierwszej kolejno¶ci stwierdzono [2, 3], ¿e mo¿liwe jest uzyskanie
interesuj±cych zmian w³asno¶ci funkcjonalnych, g³ównie redukcji
wspó³czynnika tarcia. Efekt ten uzasadni³ celowo¶æ podjêcia
bardziej szczegó³owych prac nad zbadaniem wp³ywu implantacji
na w³asno¶ci strukturalne elastomerów i wyja¶nienia obserwowanych
zmian w³asno¶ci funkcjonalnych.
Celem pracy jest opis aktualnego stanu wiedzy o efektach wywo³ywanych
przez implantacjê jonów w elastomerach i okre¶lenie
obszaru potencjalnie atrakcyjnych zastosowañ tej metody.
MODYFIKACJA W£ASNO ¦CI STRUKTURALNYCH
Uwalnianie wodoru
Dominuj±cym efektem strukturalnym w elastomerach poddanych
procesowi bombardowania jonowego jest ucieczka wodoru z warstwy
wierzchniej materia³u. Na rysunku 1 zaprezentowano wyniki
pomiarów zawarto¶ci wodoru w kauczuku nitrylowym NBR poddanym
bombardowaniu rosn±cymi dawkami jonów helu o energii
160 keV.
Pomiary zawarto¶ci wodoru wykonano metod± rezonansowej re[...]
|
|
|
|
Modyfikacja warstwy wierzchniej stopów magnezu za pomoc± metody GTAW
|
|
|
Monika Szafarska Józef Iwaszko Krzysztof Kud³a
|
Powierzchnia materia³ów konstrukcyjnych poddawana jest bardzo
czêsto zabiegom obróbki cieplnej czy cieplno-chemicznej, maj±cym
na celu poprawê ich w³asno¶ci u¿ytkowych. Zagadnieniami
wytwarzania i modyfikowania warstw powierzchniowych zajmuje
siê dziedzina nauki, jak± jest in¿ynieria powierzchni. W¶ród
narzêdzi umo¿liwiaj±cych modyfikowanie warstwy wierzchniej
wa¿n± pozycjê zajmuj± techniki laserowe, czego dowodem mog±
byæ liczne publikacje zarówno w czasopismach krajowych, jak
i zagranicznych [1÷10]. Niew±tpliw± zalet± obróbki powierzchniowej
realizowanej za pomoc± wysokoenergetycznych ¼róde³ ciep³a
jest zjawisko ultraszybkiego nagrzewania i równie szybkiego
krzepniêcia przetapianego materia³u. Szybka krystalizacja stwarza
mo¿liwo¶æ ograniczenia b±d¼ wyeliminowania wad i niedoskona³o¶ci
znamiennych dla przetapianego materia³u, a tym samym
mo¿e prowadziæ do uzyskania w³asno¶ci trudnych do osi±gniêcia
za pomoc± innych rozwi±zañ i technik modyfikacji powierzchni.
Maj±c na uwadze dominuj±c± pozycjê technik laserowych w zakresie
powierzchniowej obróbki przetopieniowej materia³ów metalicznych,
autorzy tej pracy podjêli próbê zaadaptowania metody
spawalniczej GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). Powierzchniowej
obróbce przetopieniowej poddano stopy magnezu, które dziêki
korzystnemu stosunkowi wytrzyma³o¶ci do gêsto¶ci sta³y siê bardzo
atrakcyjnym tworzywem konstrukcyjnym zw³aszcza w bran¿y
motoryzacyjnej, przemy¶le lotniczym, elektronicznym czy informatycznym.
To co ogranicza atrakcyjno¶æ aplikacyjn± stopów magnezu,
to przede wszystkim ma³a twardo¶æ, odporno¶æ na ¶cieranie
oraz korozjê [11÷17]. Przetopienie warstwy wierzchniej stopów
magnezu za pomoc± metody GTAW wymaga pokonania trudno¶ci
wynikaj±cych z silnego powinowactwa stopów magnezu do tlenu.
W toku prowadzonych badañ adaptacyjnych stwierdzono konieczno¶æ
przeprojektowania i doposa¿enia standardowego stanowiska
spawalniczego. Prace metodyczne i aparaturowe podjête w ramach
eksp[...]
|
|
|
|
Modyfikacja w³a¶ciwo¶ci polimerów metod± PACVD
|
|
|
Stanis³awa Jonas Katarzyna TKACZ-¦miech ANNA MA£EK JADWIGA KONEFA£ STANIS£AWA KLUSKA S£awomir zimowski Marcin kot tomasz borowski tadeusz wierzchoñ
|
Polimery stanowi± obecnie szerok± rodzinê materia³ów, które w odró¿nieniu
od metali i ceramiki s± l¿ejsze, ³atwiejsze do otrzymania
i formowania oraz s± stosunkowo tanie. Obok opakowañ i butelek
codziennego u¿ytku stanowi± wa¿ny filar nowoczesnego przemys³u
m.in. w budownictwie jako materia³ konstrukcyjny, motoryzacji,
opto- i elektronice, optyce, kosmetyce i medycynie. W wielu
przypadkach ich stosowanie jest jednak ograniczone ze wzglêdu
na niewystarczaj±ce w³a¶ciwo¶ci powierzchniowe, g³ównie ma³±
odporno¶æ na ¶cieranie i zu¿ycie. Wiadomo jednak, ¿e zu¿ycie materia³u
zaczyna siê na jego powierzchni, a wiêc uzasadnione jest jej
modyfikowanie przez osadzanie warstw o odpowiednio zaprojektowanym
sk³adzie chemicznym i budowie. Zasadniczym problemem
technologicznym jest otrzymanie warstw dobrze przyczepnych do
pod³o¿a bez konieczno¶ci stosowania wysokiej temperatury. Polimery
charakteryzuj± siê bowiem ma³± jednostkow± energi± powierzchniow±
(γsg) wynikaj±c± z obojêtno¶ci chemicznej.
Metoda chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem
plazmowym jest jedn± z najbardziej u¿ytecznych metod osadzania
warstw w przypadku tworzyw polimerowych. Przez trawienie
jonowe mo¿na wytworzyæ w warunkach in situ powierzchniê
miêdzyfazow± powoduj±c± poprawê adhezji warstwy do pod³o¿a
[1, 2]. Ponadto metoda ta umo¿liwia otrzymywanie warstw wysokotopliwych
zwi±zków nawet w temperaturze pokojowej.
Dla wielu specyficznych zastosowañ niezwykle wa¿ny jest odpowiedni
dobór sk³adu chemicznego warstw. W odniesieniu do zastosowañ
w medycynie do tej pory najwiêcej uwagi po¶wiêcono
otrzymywaniu i badaniom w³a¶ciwo¶ci warstw wêglowych o ró¿norodnej
strukturze, równie¿ dotowanych innymi pierwiastkami,
najczê¶ciej azotem lub krzemem [2÷7]. Zwraca siê uwagê na dobre
w³a¶ciwo¶ci tribologiczne i du¿± biozgodno¶æ warstw wêglowych.
Jednak bardzo czêsto okazuje siê, ¿e warstwy diamentopodobne
a-C:H s± s³abo przyczepne do pod³o¿a oraz ulegaj± spêkaniu
i odp[...]
|
|
|
|
Mo¿liwo¶ci azotowania stali narzêdziowych w uniwersalnym piecu pró¿niowym
|
|
|
Piotr Kula Emilia Wo³owiec Adam rzepkowski bart³omiej januszewicz mateusz wEntlandt
|
Uniwersalne piece pró¿niowe stanowi± podstawowe wyposa¿enie
technologiczne najnowocze¶niejszych hartowni us³ugowych oraz
korporacyjnych oddzia³ów obróbki cieplnej w przemy¶le lotniczym,
motoryzacyjnym, narzêdziowym oraz budowy maszyn. W ostatnim
dziesiêcioleciu mo¿liwo¶ci technologiczne tych pieców zosta³y
istotnie poszerzone o procesy wysokotemperaturowej, niskoci¶nieniowej
obróbki cieplno-chemicznej elementów konstrukcyjnych
- g³ównie nawêglania pró¿niowego i jego zaawansowanych modyfikacji
realizowanych sekwencyjnie w jednym urz±dzeniu wraz
z wysokoci¶nieniowym hartowaniem w gazach pod wysokim ci¶nieniem.
Istotn± czê¶ci± asortymentu obrabianego cieplnie i cieplno-
chemicznie w hartowniach us³ugowych oraz korporacyjnych s±
narzêdzia skrawaj±ce, narzêdzia do obróbki plastycznej na zimno
i na gor±co, kokile nisko- i wysokoci¶nieniowe, formy wtryskowe
itd. Synergiczny efekt du¿ej trwa³o¶ci tych narzêdzi osi±ga siê przez
po³±czenie objêto¶ciowej obróbki cieplnej z precyzyjnym azotowaniem
realizowanym obecnie w odrêbnych urz±dzeniach (piecach
atmosferowych lub jonowych).
Azotowanie jest obróbk± cieplno-chemiczn± polegaj±c± na nasyceniu
wierzchniej warstwy azotem. Od wielu lat jest ono stosowane
dla elementów maszyn oraz narzêdzi, w których wystêpuj± silnie
obci±¿one wêz³y tarciowe i obci±¿enia cykliczne. Zastosowanie
znajduj± zarówno konwencjonalne, jak i nowoczesne metody azotowania
[1, 2].
Warstwy wytwarzane w procesie konwencjonalnego azotowania
utwardzaj±cego maj± budowê strefow±, zgodn± z uk³adem równowagi
fazowej ¿elazo-azot-pierwiastki stopowe. W wiêkszo¶ci
rozwa¿añ, zw³aszcza aplikacyjnych, pomija siê subtelne szczegó³y
budowy strukturalnej, dziel±c warstwê azotow± na trzy podstawowe
strefy:
-- strefê zwi±zków azotkowych, w której kolejno od powierzchni
wystêpuj± azotki ¿elaza ε (Fe2-3N), ε + γʹ i γʹ(Fe4N).
-- obszar wydzieleñ azotków typu γ[...]
|
|
|
|
Mo¿liwo¶ci regeneracji narzêdzi skrawaj±cych powlekanych
|
|
|
Iwona Wronska Kazimierz Czechowski Daniel Tobo³a Piotr Bednarski Bogna Królicka
|
Drogie narzêdzia skrawaj±ce, takie jak narzêdzia do obróbki kó³
zêbatych, a w szczególno¶ci frezy ¶limakowe ze stali szybkotn±cej
lub z wêglików spiekanych s± u¿ywane wielokrotnie, po poddaniu
ich odpowiedniej regeneracji. Wiêkszo¶æ stosowanych tego typu
narzêdzi ma odpowiednie pow³oki odporne na zu¿ycie, których rodzaj
zale¿y od materia³u obrabianego i parametrów obróbki. Podstawowym
procesem regeneracji tych narzêdzi jest szlifowanie powierzchni
natarcia ostrzy, przy czym pozosta³e powierzchnie ostrza
narzêdzia niekoniecznie musz± byæ poddane procesowi usuwania
pow³ok [1].
Sposoby regeneracji frezów ¶limakowych, polegaj±ce na powtórnym
powlekaniu frezów przeostrzonych, bez uprzedniego
usuniêcia pow³ok z powierzchni przy³o¿enia s± stosowane w przemy¶le,
przy czym wraz ze wzrostem liczby kolejnych regeneracji
nale¿y liczyæ siê z pogorszeniem jako¶ci frezów [1]. Mo¿na znale¼æ
przyk³ady, ¿e mo¿e byæ przeprowadzonych 5÷6 procesów regeneracji
frezów bez usuwania pow³ok z powierzchni przy³o¿enia, przy
utrzymaniu odpowiedniej jako¶ci frezu i w konsekwencji dobrej jako¶ci
obróbki. Z regu³y za dopuszczaln± liczbê przeostrzeñ z punktu
widzenia jako¶ci obróbki skrawaniem uznaje siê tylko dwa takie
zabiegi bez usuwania pierwotnych pow³ok [2].
Wysokiej jako¶ci frezy ¶limakowe powlekane, np. stosowane
w wydajnej obróbce w przemy¶le motoryzacyjnym, podczas u¿ytkowania
s± wielokrotnie ostrzone i powlekane. W celu zapewnienia
ich wysokiej jako¶ci, konieczne jest równie¿ stosowanie pe³nej
regeneracji, tj. z usuwaniem pow³ok z powierzchni przy³o¿enia.
Szacuje siê, ¿e drogie frezy ¶limakowe poddawane s± pe³nej regeneracji
do 15 razy [2].
Usuwanie pow³ok stanowi zagadnienie trudne zarówno ze
wzglêdu na du¿± ró¿norodno¶æ materia³ów pod³o¿y, jak i rodzajów
pow³ok. Od momentu pojawienia siê pierwszych narzêdzi z pow³ok±
TiN naniesion± metod± PVD mia³ miejsce ogromny rozwój
pow³ok [2÷4]. Jak podaje Cselle [2] do roku 1988 na narzêdzia,
oprócz pow³[...]
|
|
|
|
Nanokompozyty stal 1.4404/nc-TiC wytwarzane metod± SLS/M
|
|
|
ANNA Biedunkiewicz Pawe³ Figiel dariusz grzesiak
|
Kompozyty w osnowie metalowej (MMCs) s± przedmiotem badañ
z powodu znacznego zainteresowania wielu ga³êzi przemys³owych
na ¶wiecie, czyli wszêdzie tam, gdzie wymagana jest wiêksza wytrzyma³o¶æ,
termiczna stabilno¶æ, odporno¶æ na zu¿ycie, modu³y
sprê¿ysto¶ci i odporno¶æ na czynniki ¶rodowiskowe [1÷4]. Jednym
ze sposobów otrzymywania funkcjonalnych nanokompozytów jest
technologia bazuj±ca na selektywnym laserowym spiekaniu lub
stapianiu proszków. Ta metoda nale¿y do obiecuj±cych procesów
szybkiego prototypowania (Rapid Prototyping) z powodu mo¿liwo¶ci
wytwarzania elementów trójwymiarowych (3D) bezpo¶rednio
zgodnie z modelem CAD [5, 6]. Dodatkowo opracowano model
FEM dla projektowanego nanokompozytu.
W artykule zaprezentowano wyniki badañ nanokompozytów
stal /nc-TiC otrzymanych metod± SLS/M.
CZê¶æ ekspery mentalna
Proszki zawieraj±ce nc-TiC otrzymano niehydrolityczn± metod±
zol-¿el [7, 8]. Po oczyszczeniu z nadmiaru wolnego wêgla z powierzchni
cz±stek w mieszaninie z mikrokrystalicznym proszkiem
stali 1.4404 spiekano technik± SLS/M, stosuj±c urz±dzenie MCP
HEK Realizer II. Warunki prowadzenia procesu dobrano eksperymentalnie.
Otrzymane trójwymiarowe próbki nanokompozytu
stal/nc-TiC w formie walca poddano badaniom w celu oszacowania
parametrów mechanicznych. Wybrane próbki o najwiêkszej twardo¶ci
poddano obserwacjom, stosuj±c mikroskop skaningowy. Dodatkowo
w tych samych warunkach procesu SLS/M przygotowano
próbki w formie kulek o ¶rednicy 3 mm, które poddano analizie
procesu nieizotermicznego utleniania w suchym powietrzu. Dla
porównania badaniom poddano [...]
|
|
|
|
Natryskiwane cieplnie pow³oki odporne na zu¿ycie erozyjne i korozyjnie dla kot³ów energetycznych
|
|
|
Boles³aw For manek Krzysztof Szy mañski Adam Hernas
|
Przyczyn± zu¿ycia wielu elementów instalacji pracuj±cych w energetyce
s± po³±czone procesy zu¿ycia erozyjnego i korozyjnego zachodz±cego
w wysokiej temperaturze. Najintensywniej procesy te
zachodz± w komorze spalania, na powierzchniach przegrzewaczy,
ekonomizerów oraz w uk³adach podawania paliwa i powietrza do
kot³a oraz uk³adach odpopielania.
Pierwszym i podstawowym sposobem ograniczenia procesów
zu¿ycia erozyjnego i erozyjno-korozyjnego jest optymalizacja konstrukcji
komory kot³a i elementów instalacji, która optymalizuje
kszta³t i prêdko¶æ strumienia spalin i py³ów tak, aby powodowa³ on
jak najmniejsze zu¿ycie istotnych elementów kot³a. Przyk³adem takich
rozwi±zañ s± garby w kana³ach spalin, blachy d³awi±ce przy
podgrzewaczach, modyfikacje obmurza lub naro¿y komory spalania.
W miejscach, gdzie modyfikacje konstrukcyjne nie przynosz±
skutecznych efektów stosuje siê odpowiednie gatunki materia³ów
i zwiêksza siê ich grubo¶æ, a je¶li i to jest niewystarczaj±ce, stosuje
siê specjalne nak³adki lub pow³oki ochronne wykonane z materia³ów
o bardzo dobrej odporno¶ci na zu¿ycie.
Miejsca najbardziej nara¿one na zu¿ycie zabezpiecza siê ok³adzinami
ceramicznymi, przyk³adem takich obszarów mog± byæ:
wymurówki przestrzeni przypalnikowej, garb i inne elementy
w uk³adach odpopielania.
Szczególnym przyk³adem takiego zabezpieczenia, które wystêpuje
w kot³ach fluidalnych, jest zastosowanie w dolnej czê¶ci komory
leja wymurówki ceramicznej, a bezpo¶rednio nad ni± pow³ok
natryskiwanych cieplnie. Niestety zastosowanie relatywnie "grubych"
wymurówek ceramicznych ogranicza efektywno¶æ wymiany
ciep³a, podnosi masê konstrukcji, a zmiana geometrii przestrzeni
wokó³ nich powoduje powstanie stref silnych zaburzeñ przep³ywu
z³o¿a, które doprowadzaj± do intensywnego niszczenia ¶cian.
Obszary takie, o ile nie zostaj± na czas wykryte i zabezpieczone,
najczê¶ciej doprowadzaj± do awarii. Przyk³ady uszkodzeñ rur spowodowanych
zu¿yciem erozyjnym i erozyjno-kor[...]
|
|
|
|
Nowoczesna in¿ynieria powierzchni - stan wiedzy i kierunki rozwoju
|
|
|
adam mazurkiewicz jerzy smolik Beata poteralska
|
Generatorem rozwoju ka¿dej gospodarki s± nowe technologie,
umo¿liwiaj±ce wprowadzenie na rynek innowacyjnego wyrobu,
którego komercjalizacja jest podstaw± postêpu cywilizacyjnego.
Jednak zapewnienie harmonijnego rozwoju spo³eczeñstw wymaga,
oprócz ukierunkowania na rozwój dóbr konsumpcyjnych, zwrócenia
uwagi na inne aspekty, jak: ochrona ¶rodowiska, oszczêdno¶æ
energii czy bezpieczeñstwo. Opracowana w tym zakresie strategia
zrównowa¿onego rozwoju, jako integralny element wspó³czesnej
gospodarki, wymaga zatem zarówno dalekosiê¿nego programowania
kierunków badawczych z ni± zwi±zanych, jak i precyzyjnego
okre¶lenia stanu wiedzy na obecnym etapie rozwoju. Rozwi±zanie
obu tych zagadnieñ zosta³o podjête z wykorzystaniem metody foresight
w ramach projektu "Zaawansowane technologie przemys³owe
i ekologiczne dla zrównowa¿onego rozwoju kraju" zrealizowanego
w Programie Operacyjnym Innowacyjna Gospodarka [1]. Obszary
badawcze projektu wygenerowano, bior±c pod uwagê priorytety badawcze
wskazywane w krajowych dokumentach strategicznych [2],
kierunki wyznaczane w krajowych programach strategicznych oraz
kierunki badawcze wyznaczone w Narodowym Programie Foresight
"Polska 2020" [3]. Wytypowane na tej podstawie obszary badawcze
obejmowa³y swoim zakresem nastêpuj±ce zagadnienia:
-- specjalizowana aparatura badawcza i testowa,
-- technologie mechatroniczne i systemy sterowania do wspomagania
procesów wytwarzania i eksploatacji,
-- zaawansowane technologie materia³owe i nanotechnologie oraz
systemy techniczne wspomagaj±ce ich projektowanie i aplikacjê,
-- technologie proekologiczne, racjonalizacjê zu¿ycia surowców
i zasobów oraz odnawialne ¼ród³a energii,
-- technologie bezpieczeñstwa technicznego i ¶rodowiskowego.
W celu typowania priorytetowych kierunków badañ w ka¿dym
z wybranych obszarów badawczych opracowano oryginaln± metodykê
badawcz±, pokazan± na rysunku 1, której wyniki zastosowania
zaprezentowano w artykule.
Przyjêto za³o¿enie, ¿e p[...]
|
|
|
|
Nowoczesne technologie wytwarzania pow³okowych barier cieplnych w Laboratorium Badañ Materia³ów dla Przemys³u Lotniczego
|
|
|
JAN SIENIAWSKI KRZYSZTOF KUBIAK RYSZARD FILIP MAREK GÓRAL ANDRZEJ NOWOTNIK
|
W ostatnich latach obserwuje siê intensywny rozwój lotnictwa pasa¿erskiego
i transportowego na ¶wiecie. Mimo istniej±cej sytuacji
ekonomicznej produkcja nowoczesnych samolotów komunikacyjnych
znacznie siê zwiêkszy³a. W ich konstrukcji d±¿y siê do obni¿enia
kosztów eksploatacji m.in. zu¿ywanego paliwa. Wprowadza
siê jednocze¶nie dodatkowe wymagania w zakresie ochrony ¶rodowiska
- zmniejszenie ilo¶ci szkodliwych substancji powstaj±cych
w trakcie spalania paliwa lotniczego. Jednym z zasadniczych kierunków
rozwoju konstrukcji silnika lotniczego, który mo¿e sprostaæ
tym wymogom jest podwy¿szenie temperatury w komorze
spalania. Determinuje to stosowanie materia³ów ¿aroodpornych
i ¿arowytrzyma³ych o z³o¿onym sk³adzie chemicznym i wielosk³adnikowej
mikrostrukturze na elementy gor±cej czê¶ci silników
lotniczych - ³opatki I i II stopnia turbiny wysokiego ci¶nienia.
Podwy¿szenie temperatury pracy silników lotniczych jest mo¿liwe
przez stosowanie ³opatek turbiny z nadstopów niklu o mikrostrukturze
równoosiowej (EQ - equiaxed), kierunkowym u³o¿eniem
ziarn (DS - directionally solidified) lub monokrystalicznej
(SC - single crystal). Na powierzchni tych ³opatek wytwarzane s±
pow³okowe bariery cieplne (Thermal Barier Coatings, TBC) pe³ni±ce
funkcjê izolacji cieplnej oraz ochrony przed korozj± wysokotemperaturow±
[1÷3].
W Laboratorium Badañ Materia³ów dla Przemys³u Lotniczego
Politechniki Rzeszowskiej (LBMPL) s± rozwijane technologie
wytwarzania zaawansowanych materia³ów i pow³ok stosowanych
w najnowocze¶niejszych silnikach lotniczych na ¶wiecie. Koncepcja
dzia³ania LBMPL jest zwi±zana z opracowywaniem technologii
wytwarzania elementów na ka¿dym etapie - od modelu CAD a¿ do
koñcowego wyrobu. LBMPL ma aktualne certyfikaty na prowadzenie
badañ dla techniki lotniczej w zakresie charakterystyki materia³ów
- NADCAP oraz zgodno¶æ z norm± ISO 17025.
Proces wytwarzania ³opatek o budowie monokrystalicznej zawsze
jest po³±czony z wytworzeniem warstw ¿a[...]
|
|
|
|
Ocena skutków laserowego ulepszania cieplnego warstwy powierzchniowej elementów z ¿eliwa sferoidalnego
|
|
|
MARTA PACZKOWSKA
|
Rozwój metod modyfikacji warstw powierzchniowych elementów
¿eliwnych wi±¿e siê z szerokim zastosowaniem tych materia³ów
oraz wystêpuj±cymi niekiedy potrzebami nadania okre¶lonych w³a¶ciwo¶ci
warstwy powierzchniowej innych od w³a¶ciwo¶ci rdzenia.
Obróbka powierzchniowa ¿eliw jest obecnie rozwijana w wielu kierunkach,
np. zwi±zanych z nak³adaniem pow³ok [1] czy te¿ uszlachetnianiem
powierzchniowym plazm± ³uku elektrycznego [2].
Laserow± obróbkê ciepln± (LOC) stosuje siê do ró¿nego rodzaju
modyfikacji warstwy powierzchniowej stopów metali i nie tylko
[3÷5]. Obróbka ta, stosowana do elementów ze stopów ¿elaza, jest
w znacznym zakresie poznanym i efektywnym sposobem konstytuowania
ich warstw powierzchniowych.
Wiêkszo¶æ obróbek powierzchniowych, w tym ¿eliw, ma na celu
utwardzanie warstwy powierzchniowej. W przypadku LOC ¿eliw
zazwyczaj jest to na przykad hartowanie ze stanu sta³ego, ciek³ego
czy te¿ stopowanie [3, 6÷9]. W przeciwieñstwie do hartowania
laserowego niewiele jest badañ po¶wiêconych ca³emu procesowi
ulepszania cieplnego (lub utwardzania cieplnego) dotycz±cemu
warstwy powierzchniowej. Powoduje to do¶æ umiarkowan± ilo¶æ
informacji w literaturze przedmiotu na temat drugiego etapu tego
procesu, a mianowicie odpuszczania powierzchniowego. Dotyczy
to obróbki odpuszczania powierzchniowego w ogóle, a tym bardziej
za pomoc± LOC. Odpuszczanie laserowe stwarza szereg mo¿liwo¶ci
[3]. Pozwala lokalnie polepszyæ plastyczno¶æ czy udarno¶æ,
np. w miejscach mocowañ ró¿nych czê¶ci, obni¿yæ warto¶æ lub
zmieniæ rozk³ad naprê¿eñ hartowniczych powsta³ych w wyniku innych
obróbek powierzchniowych. Wysokie odpuszczanie laserowe
zalecane jest dla elementów maszyn pracuj±cych przy obci±¿eniach
dynamicznych w niskiej temperaturze, gdzie szczególnie powinno
zapobiegaæ siê spiêtrzaniu naprê¿eñ, np. po hartowaniu laserowym.
W przypadku stali wêglowych obróbka ta pozwala uzyskaæ w³a¶ciwo¶ci
mechaniczne porównywalne z odpuszczanymi konwencjonalnie
st[...]
|
|
|
|
Ocena w³a¶ciwo¶ci u¿ytkowych warstwy chromokrzemowanej
|
|
|
iWONA BAUER
|
Elementy maszyn podczas swojej eksploatacji nara¿one s± na oddzia³ywanie
czynników mechanicznych i chemicznych. Nastêpuj±ca
po ich wp³ywem degradacja powoduje wiele awarii, przerw
w produkcji, a tym samym strat ekonomicznych i kosztów naprawy.
Zjawiska korozji i zu¿ycia przez tarcie narzêdzi i czê¶ci maszyn,
powoduj±ce du¿e straty w przemy¶le, stanowi± przedmiot wielu
badañ [1÷5].
Rosn±ce wymagania co do trwa³o¶ci i niezawodno¶ci narzêdzi
i maszyn zmuszaj± wiele o¶rodków naukowych do doskonalenia
technologii spe³niaj±cych te oczekiwania. Kszta³towanie sk³adu
chemicznego i fazowego wytwarzanych warstw uzyskuje siê m.in.
przez obróbkê cieplno-chemiczn±. W walce z korozj± wdro¿ono
wiele technologii. Aspekty ekonomiczne sk³aniaj± do stosowania
rozwi±zañ tanich, prostych i jednocze¶nie efektywnych w d±¿eniu
do poprawy w³a¶ciwo¶ci u¿ytkowych czê¶ci maszyn i urz±dzeñ, takich
jak np. technologia chromokrzemowania.
Zagadnienia zwi±zane z odporno¶ci± korozyjn± i tribokorozyjn±
warstw chromokrzemowanych stanowi± wspó³cze¶nie przedmiot
wielu badañ [6÷12]. Równie¿ obecnie prowadzi siê intensywne
badania nad popraw± w³a¶ciwo¶ci u¿ytkowych narzêdzi do obróbki
drewna, gdy¿ nie wszystkie materia³y narzêdziowe stosowane
od wielu lat z powodzeniem do obróbki metali sprawdzaj± siê do
obróbki drewna [13÷18]. Wiele narzêdzi pracuj±cych w przemy¶le
drzewnym nara¿onych jest na oddzia³ywanie korozji i tarcia w kontakcie
z ró¿norodnym drzewostanem. Twardo¶æ drewna jest zwi±zana
z jego struktur±. Jest to materia³ niejednorodny pod wzglêdem
budowy. Mobilno¶æ pierwiastków chemicznych wchodz±cych
w sk³ad drewna, tj. wêgla, wodoru, tlenu, azotu, czy zwi±zków
chemicznych, m.in. celulozy, hemicelulozy, ligniny, odgrywa wa¿n±
rolê w warto¶ci pH, tym samym ma udzia³ w nara¿eniach korozyjnych
pracuj±cych narzêdzi. W³a¶ciwo¶ci mechaniczne drewna
zwi±zane z jego anizotropow± budow± s± równie¿ przyczyn± nadmiernej
eksploatacji czê¶ci maszyn.
W pracy podjêto prób[...]
|
|
|
|
Ocena wp³ywu nagniatania na zmiany w³a¶ciwo¶ci powierzchni stali stosowanej na wa³y pomp okrêtowych
|
|
|
Adam Charchalis Rober T Starosta Wojciech Labuda
|
Pompy pracuj±ce w ¶rodowisku wody morskiej, ze wzglêdu na
trudne warunki eksploatacyjne, wykonane s± z materia³ów odpornych
na korozjê. Pomimo wykonania wa³u z drogiego materia³u
nie zapobiega siê jednak jego uszkodzeniom eksploatacyjnym. Do
uszkodzeñ wa³ów nale¿± pêkniêcia, odkszta³cenia plastyczne, nadmierne
zu¿ywanie czopów w miejscach osadzenia tarcz wirników
i uszczelnieñ d³awic, zu¿ycie korozyjne, cierne, zu¿ycie erozyjne
oraz wybicie rowków wpustowych. W praktyce eksploatacyjnej
najczê¶ciej obserwuje siê nadmierne zu¿ywanie czopów powoduj±ce
zmniejszenie ich ¶rednicy oraz przekroczenie dopuszczalnych
odchy³ek kszta³tu w miejscu osadzenia d³awic.
Na trwa³o¶æ i niezawodno¶æ czê¶ci maszyn istotny wp³yw ma
technologia zastosowana w procesie produkcyjnym. Ostateczne
kszta³towanie warstwy wierzchniej, czyli wymiarów i w³a¶ciwo¶ci
u¿ytkowych, uzyskuje siê podczas obróbki wykañczaj±cej danego
elementu [1]. Podstawowymi metodami obróbki wykañczaj±cej
wa³ów s± dok³adne toczenie, szlifowanie lub operacja nagniatania.
Proponowany proces nagniatania czopów wa³u ma na celu
zwiêkszenie trwa³o¶ci eksploatacyjnej wa³ów okrêtowych pomp
instalacji wody morskiej, co powinno przynie¶æ efekt ekonomiczny
w porównaniu z tradycyjnymi metodami. Proces nagniatania
umo¿liwia przede wszystkim uzyskanie du¿ej g³adko¶ci obrobionej
powierzchni oraz umocnienie warstwy wierzchniej [2, 3]. W praktyce
przemys³owej proces ten jest realizowany na obrabiarkach
uniwersalnych, jak i obrabiarkach CNC, ale jest zaliczany do obróbki
plastycznej. Dlatego ostateczne kszta³towanie wymiarów
i w³a¶ciwo¶ci u¿ytkowych przez nagniatanie jest obróbk± bezwiórow±
i bezpy³ow±. Pozwala to na zaliczanie jej do ekologicznych
metod obróbki. Przegl±d literatury wykaza³ trzy podstawowe cele
stosowania obróbki nagniataniem w procesach produkcyjnych czê¶ci
maszyn:
-- obróbka g³adko¶ciowa, która powoduje zmniejszenie nierówno¶ci
powierzchni po obróbce poprzedzaj±cej nagniatanie,
-[...]
|
|
|
|
Ocena wytrzyma³o¶ci adhezyjnej pow³ok detonacyjnych typu Fe-Al w te¶cie na odrywanie
|
|
|
Cezary Senderowski Krzysztof £odziñski Zbigniew Bojar
|
Natryskiwanie detonacyjne pozwala formowaæ pow³oki o wysokiej
wytrzyma³o¶ci adhezyjnej i dobrych w³a¶ciwo¶ciach eksploatacyjnych
[1÷7]. Wytrzyma³o¶æ adhezyjna natryskanych pow³ok detonacyjnych
(z uwzglêdnieniem kohezji granic ziaren) uzale¿niona
jest przede wszystkim od temperatury procesu i prêdko¶ci cz±stek
proszku, a wiêc tym samym od warto¶ci wygenerowanego impulsu
ci¶nienia w strefie po³±czenia i czasu oddzia³ywania tego impulsu.
Z zale¿no¶ci empirycznych podanych w pracach [2, 3] wynika, ¿e
mo¿na w warunkach natryskiwania detonacyjnego osi±gn±æ efekt
silnego po³±czenia adhezyjnego pow³oki z pod³o¿em, optymalizuj±c
takie parametry procesu jak prêdko¶æ cz±stek proszku Vp i ich
temperaturê Tpʹ w chwili zderzenia z warstw± wierzchni± (WW)
materia³u pod³o¿a oraz temperaturê samego pod³o¿a Ts. Parametry
te powi±zane s± zale¿no¶ci± (1):
V T B
B
T B
B
p k T c
s
p
s s
p
= + p p
⎛
⎝ ⎜⎜
⎞
⎠ ⎟⎟
- - ′
⎡
⎣ ⎢⎢
⎤
⎦ ⎥⎥
⎫⎬ ⎪
⎭⎪
⎧⎨ ⎪
⎩⎪
91 48 1
1 2
,
/
(1)
gdzie: Tk - temperatura w strefie po³±czenia cz±stki proszku z WW
materia³u pod³o¿a (optymalna, ze wzglêdu na po³±czenie adhezyjne),
K; cp - pojemno¶æ cieplna proszkowego materia³u pow³okowego,
cal·g-1K-1; Bs i Bp - wspó³czynniki akumulacji ciep³a, odpowiednio
dla materia³u pod³o¿a i materia³u proszkowego - obliczane
z zale¿no¶ci: B = λcρ , Ws½/m2K; λ - wspó³czynnik przewodzenia
ciep³a, J/m·s·K; c - ciep³o w³a¶ciwe, J/kg·K; ρ - gêsto¶æ, kg/m3.
W celu wyznaczenia temperatury Tk, warunkuj±cej uzyskanie
silnego po³±czenia adhezyjnego w efekcie zderzenia cz±stki w stanie
sta³ym z WW materia³u pod³o¿a, wykorzystuje siê zale¿no¶æ (2)
uwzglêdniaj±c± wspó³czynnik akumulacji ciep³a w uderzaj±cej cz±stce
proszku i w mikrostrefie materia³u pod³o¿a, stanowi±cej miejsce[...]
|
|
|
|
Ocena wytrzyma³o¶ci warstwy aluminidkowej wytworzonej na stopie ¯S6U w warunkach obci±¿eñ cieplno-mechanicznych
|
|
|
Marek Cie¶la Jerzy Okrajni
|
Wprowadzenie nowych technik obliczeniowych oraz zastosowanie
osi±gniêæ mechaniki pêkania dla oceny wytrzyma³o¶ci obiektów
poddanych z³o¿onym oddzia³ywaniom mechanicznym i cieplnym
powoduje, ¿e klasyczne metody projektowania ulegaj± modyfikacji.
Coraz czê¶ciej w obliczeniach konstrukcyjnych uwzglêdnia siê
metody prognozowania trwa³o¶ci. Zagadnienie to wymaga rozwi±zania
problemu doboru sposobów oceny w³a¶ciwo¶ci materia³ów
oraz umiejêtno¶ci modelowania z³o¿onych uk³adów mechanicznych
i ich elementów z wykorzystaniem zasad mechaniki o¶rodków
ci±g³ych [1÷3]. Niezbêdne s± w tym przypadku odpowiednie kryteria,
opieraj±ce siê na analizie mechanizmów powstawania i rozwoju
pêkniêæ [4÷7]. O ile w odniesieniu do materia³ów makroskopowo
jednorodnych istnieje szereg opracowañ ujmuj±cych problem kryteriów
w ró¿nych warunkach obci±¿eñ mechanicznych i cieplnych,
to w dalszym ci±gu niewiele jest prac po¶wiêconych problematyce
trwa³o¶ci materia³ów z celowo ukonstytuowan± warstw± wierzchni±
[8, 9]. Jest to zagadnienie z³o¿one, bowiem trwa³o¶æ tego typu
materia³ów jest zdeterminowana zarówno w³a¶ciwo¶ciami komponentów
tworz±cych z³o¿ony uk³ad mechaniczny, jak i ich wzajemnymi
oddzia³ywaniami, uwarunkowanymi czynnikami zewnêtrznymi.
Zatem kryteria trwa³o¶ci nale¿a³oby rozpatrywaæ w powi±zaniu
z warunkami eksploatacji. Dla odmiennych warunków u¿ytkowania
ró¿na jest rola poszczególnych w³a¶ciwo¶ci fizycznych i mechanicznych
warstw powierzchniowych i pod³o¿a. Problem ten jest
szczególnie istotny w odniesieniu do nadstopów niklu z ¿aroodpornymi
warstwami ochronnymi stosowanych w przemy¶le lotniczym.
Obci±¿enie mechaniczne stopów ¿arowytrzyma³ych z pokryciami
¿aroodpornymi jest po³±czone z oddzia³ywaniem zmiennej
w czasie temperatury. Wówczas w analizie procesów powstawania
i wzrostu pêkniêæ niezbêdne wydaje siê uwzglêdnienie oddzia³ywañ
o dystorsyjnym charakterze w samej warstwie, które determinuj±
trwa³o¶æ uk³adu stop ¿arowytrzyma³y-pokrycie ochron[...]
|
|
|
|
Ochrona stali X20Cr13 za pomoc± starzonych pow³ok silanowych
|
|
|
Edyta Owczarek Lidia Adamczyk
|
Najpowszechniej stosowan± metod± ochrony metali przed korozj±
w ró¿nych ¶rodowiskach jest nak³adanie pow³ok organicznych
(farby, lakiery). Obecnie coraz czê¶ciej w celu uzyskania wiêkszej
trwa³o¶ci pow³ok organicznych, poprawienia ich przyczepno¶ci
do metalicznego pod³o¿a oraz zwiêkszenia odporno¶ci na dzia³anie
czynników atmosferycznych, jako materia³ podk³adowy stosuje
siê zwi±zki krzemoorganiczne RnSiX4 - n (silany organofunkcyjne)
[1÷3]. Obecno¶æ w strukturze silanów jednocze¶nie grupy
organicznej, np. alkilowej (-R) oraz maj±cej zdolno¶æ do hydrolizy
grupy X (alkoksylowa -OR lub halogenkowa np. -Cl, -Br)
powoduje, ¿e zwi±zki te mog± ³atwo reagowaæ i trwale wi±zaæ siê
z materia³ami organicznymi jak i nieorganicznymi. Jak wskazuj±
dane literaturowe, korzystne dzia³anie silanów w uk³adach metal/
silan/pow³oka organiczna mo¿e polegaæ nie tylko na poprawianiu
adhezji pow³ok, ale tak¿e na inhibitowaniu procesów korozyjnych
pod³o¿a metalicznego [4÷9]. Z tych wzglêdów silany mog± staæ siê
alternatyw± dla toksycznej obróbki chromianowej [10]. W³asno¶ci
ochronne pow³ok silanowych s± uzale¿nione przede wszystkim od
rodzaju zastosowanego silanu, sposobu ich przygotowania, czasu
starzenia, jak równie¿ od zachodz±cych w nich przemian chemicznych:
reakcji hydrolizy i kondensacji [11÷13]. Pod wp³ywem wody
lub wilgoci zawartej w powietrzu grupy alkoksyklowe -Si-OR
obecne w silanach ulegaj± reakcji hydrolizy.
R′Si(OR) + nadmiar H O R′Si(OH) + 3ROH 3 2 3  (1)
Powstaj±ce w wyniku tej reakcji silanole -Si(OH) s± nietrwa³e
i ulegaj± kondensacji przekszta³caj±c siê w siloksanole -RO-SiOH
i nastêpnie polisiloksany [(-Rn -Si-O)]m.
R′Si(OH) + R′Si(OH) R′Si(OH) OSi(OH) R′ + H O 3 3  2 2 2
(2)
Te reakcje przebiegaj± najszybciej w obecno¶ci katalizatorów,
z których najczê¶ciej stosowanymi s± kwasy nieorganiczne: HCl,
HNO3, H2SO4, a tak¿e amoniak [14÷16]. Produkty powstaj±ce w reakcjach
hydrolizy i[...]
|
|
|
|
Odporno¶æ na erozjê kawitacyjn± pow³ok elektroiskrowych
|
|
|
Robert Jasionowski Marzena podrez-radziszewska wojciech depczyñski norbert radek
|
Jedn± z form niszczenia tworzyw konstrukcyjnych jest erozja kawitacyjna.
Zjawisko niszczenia kawitacyjnego wystêpuje g³ównie
w elementach maszyn omywanych szybkimi przep³ywami cieczy
lub pracuj±cych w polu ultrad¼wiêkowym o du¿ej intensywno¶ci.
Podstawow± przyczyn± procesu niszczenia kawitacyjnego s±
gwa³towne zmiany ci¶nienia przep³ywaj±cej cieczy - impulsowe
zmniejszanie ci¶nienia cieczy poni¿ej ci¶nienia krytycznego, bliskiego
ci¶nieniu parowania cieczy, a nastêpnie tworzenie siê pêcherzyków
parowo-gazowych i implodowanie tych pêcherzyków
w strefie wiêkszego ci¶nienia [1÷3].
G³ównymi sposobami zapobiegania lub z³agodzenia szkodliwego
oddzia³ywania zjawiska kawitacji na czê¶ci maszyn s± nastêpuj±ce
metody:
-- konstrukcyjna - polegaj±ca na optymalnym doborze parametrów
geometrycznych i hydraulicznych maszyn, odpowiedniej
konstrukcji elementów op³ywowych i przep³ywowych oraz
zapewnieniu warunków pracy urz±dzeñ (np. temperatura czynnika)
przep³ywowych eliminuj±cych b±d¼ minimalizuj±cych
powstawanie zjawiska kawitacji, a tym samym wystêpowanie
erozji kawitacyjnej,
-- technologiczna - polegaj±ca na doborze materia³ów konstrukcyjnych
o jak najwiêkszej odporno¶ci kawitacyjnej, a tak¿e stosowaniu
pow³ok ochronnych z materia³ów niemetalicznych i metalicznych,
poprawie w³a¶ciwo¶ci materia³ów metalicznych przez
napawanie, platerowanie, obróbkê ciepln± lub laserow± [4].
Perspektywicznym rozwi±zaniem mo¿e okazaæ siê stosowanie
pow³ok wytworzonych technologi± elektroiskrow± na elementach
maszyn nara¿onych na niszczenie kawitacyjne ze wzglêdu na ich
du¿± odporno¶æ na zu¿ycie ¶cierne i erozyjne oraz du¿± wytrzyma³o¶æ
zmêczeniow±. Dodatkow± zalet± stosowania obróbki elektroiskrowej
jest:
-- mo¿liwo¶æ nak³adania szczelnych pow³ok z dowolnych materia³ów
metalicznych o grubo¶ci od 1 μm do 10 mm,
-- bardzo dobre po³±czenie pow³oki[...]
|
|
|
|
Osadzanie warstw wêglowych metodami plazmowymi na pod³o¿ach poliuretanowych o niskiej temperaturze degradacji
|
|
|
WALDEMAR MRÓZ
|
Sztuczne komory serca typu POLVAD [1] by³y stosowane w Polsce
w 2010 roku w czterech o¶rodkach kardiochirurgicznych: Instytucie
Kardiologii w Warszawie, ¦l±skim Centrum Chorób Serca
w Zabrzu, Uniwersytecie Medycznym w Gdañsku i Szpitalu Uniwersyteckim
w Bydgoszczy. Stosowane komory sztucznego serca
s± urz±dzeniami pneumatycznymi (rys. 1), zaopatrzonymi w dwie
sztuczne zastawki. Krwioobieg pacjenta jest izolowany od strefy
wysokiego (zmiennego) ci¶nienia przez membranê z³o¿on± z trzech
cienkich folii umieszczonych jedna za drug± (rys. 1b). Wzrost ci¶nienia
pod membran± powoduje ruch membrany powoduj±cy wyt³aczanie
krwi do organizmu. Spadek ci¶nienia pod membran± powoduje
jej ruch w przeciwnym kierunku, co zapewnia nap³yniêcie
krwi z uk³adu ¿ylnego przez zastawkê do komory sztucznego serca.
Membrana podlega dzia³aniu trzech czynników przyspieszaj±cych
zu¿ycie materia³u, z którego jest wykonana. W wyniku swojego
funkcjonalnego przeznaczenia podlega wielokrotnym przegiêciom
z czêstotliwo¶ci± pracy serca. Folia pracuj±ca od strony krwi jest
nara¿ona na przy¶pieszon± korozjê, gdy¿ krew jest oksydantem
zawieraj±cym rodniki tlenowe. Ponadto w czasie wymuszonych
odkszta³ceñ membrany powierzchnie folii s± nara¿one na wzajemne
tarcie, które mo¿e doprowadziæ do uszkodzeñ mechanicznych
folii. System trzech folii zwiêksza bezpieczeñstwo pacjenta, gdy¿
cieñsze folie poliuretanowe s± bardziej odporne na zu¿ycie w wyniku
wielokrotnych odkszta³ceñ, a ponadto trzy folie daj± mniejsze
prawdopodobieñstwo ca³kowitej perforacji ni¿ jedna grubsza folia.
W obecnych rozwi±zaniach sztucznego serca, w celu zmniejszenia
wspó³czynnika tarcia pomiêdzy foliami, w powierzchniê chropowat±
folii jest wcierany sproszkowany grafit. Jednak sproszkowany
grafit ma tendencjê do zbrylania, co zwiêksza prawdopodobieñstwo
perforacji folii.
Celem prezentowanych badañ by³o wykonanie na wspó³pracuj±cych
ze sob± powierzchniach folii trwa³ych warstw o mniejszym
wspó³czynni[...]
|
|
|
|
Otrzymywanie, budowa i w³a¶ciwo¶ci warstw wêglowych na stopie Ti6Al4V
|
|
|
stanis³awa Jonas Jadwiga Kone fa³ anna ma³ek stanis³awa kluska katarzyna tkacz -¶miech s³awo mirzimowski marcin kot
|
Warstwy na bazie wêgla od dawna skupiaj± na sobie zainteresowanie
ze wzglêdu na bardzo interesuj±ce w³a¶ciwo¶ci wynikaj±ce
bezpo¶rednio z ich budowy i obecno¶ci w strukturze wêgla zarówno
w hybrydyzacji sp2, jak i sp3. Wi±zania typu sp3 gwarantuj± obojêtno¶æ
chemiczn± oraz du¿± twardo¶æ, natomiast sp2 zapewniaj±
ma³y wspó³czynnik tarcia i dobr± przewodno¶æ elektryczn±. Stosunek
liczby wi±zañ sp2/sp3, determinuj±cy w³a¶ciwo¶ci modyfikowanego
materia³u, mo¿na kszta³towaæ przez odpowiedni dobór parametrów
procesu, jak i przez wprowadzanie innych pierwiastków.
Obecnie uwodornione warstwy wêglowe, zwane diamentopodobnymi
(DLC), znalaz³y zastosowanie w bardzo wielu dziedzinach
przemys³u, miedzy innymi w elektronice, przemy¶le maszynowym,
motoryzacyjnym, jak równie¿ w in¿ynierii biomedycznej [1÷4].
Jednak ich s³aba adhezja do pod³o¿a wynikaj±ca z obecno¶ci naprê¿eñ
wewnêtrznych znacznie ogranicza spektrum zastosowañ.
Wprawdzie wprowadzenie pewnej ilo¶ci azotu do warstw a-C:H
redukuje wystêpuj±ce naprê¿enia, ale równocze¶nie os³abia odporno¶æ
chemiczn±. Ponadto obecno¶æ azotu w mieszaninie reakcyjnej
hamuje szybko¶æ ich wzrostu [5]. Dlatego ci±gle poszukuje siê innych,
lepszych rozwi±zañ.
W aspekcie zastosowañ w medycynie amorficzne b±d¼ nanokrystaliczne
warstwy zawieraj±ce wêgiel, azot, krzemu i wodór wydaj±
siê najbardziej odpowiednie. £±cz± one w sobie korzystne w³a¶ciwo¶ci
wêglika krzemu SiC i azotku krzemu Si3N4, a tym samym
wykazuj± du¿± odporno¶æ na utlenianie w wysokiej temperaturze,
du¿y modu³ sprê¿ysto¶ci, ma³y wspó³czynnik tarcia oraz szerok±
przerwê energetyczn± (2,8÷3,8 eV) [6, 7]. Jednak ze wzglêdu na
to, ¿e wêgloazotek krzemu jest zwi±zkiem nietrwa³ym termodynamicznie
musi byæ otrzymywany na drodze niekonwencjonalnych
syntez. Jedn± z takich metod jest chemiczne osadzanie z fazy gazowej
wspomagane plazm± PACVD [7, 8].
Dotychczas problem warstw wêgloazotku krzemu nanoszonych
metod± PACVD na tytanowe pod³o¿e nie by³ podj[...]
|
|
|
|
Perspektywy wykorzystania rozporz±dzalno¶ci azotu jako parametru atmosfery azotuj±cej
|
|
|
JERZY MICHALSKI PIOTR WACH KRYSPIN BURDYÑSKI ZBIGNIEW £ATA¦ JAN TACIKOWSKI
|
W procesach azotowania gazowego stosowane s± najczê¶ciej:
jednosk³adnikowe
atmosfery wlotowe amoniaku NH3, a ponadto
atmosfery
dwusk³adnikowe rozcieñczane zdysocjowanym amoniakiem
NH3/NH3zd lub azotem NH3/N2. Parametrami charakteryzuj±cymi
atmosferê azotuj±c± uzyskan± z tych atmosfer wlotowych
s±: potencja³
azotowy Np, stopieñ dysocjacji amoniaku α oraz
rozporz±dzalno¶æ
azotu mN2. Potencja³ azotowy okre¶la potencjalne
mo¿liwo¶ci atmosfery azotuj±cej z punktu widzenia tworzenia siê
faz azotowych α, γʹ, ε w warunkach równowagi
stê¿eniowej azotu
w atmosferze azotuj±cej i na powierzchni
wsadu. Z kolei stopieñ
dysocjacji jest ilo¶ciowym parametrem
okre¶laj±cym jaka czê¶æ
amoniaku z atmosfery wlotowej ulega rozk³adowi w danym procesie,
dostarczaj±c azot atomowy niezbêdny do utworzenia warstwy
azotowanej. Rozporz±dzalno¶æ azotu jest parametrem, który wi±¿e
stopieñ dysocjacji amoniaku z natê¿eniem przep³ywu atmosfery
wlotowej Fw i zawiera informacjê o ilo¶ci azotu (w gramach na minutê)
uzyskanego
w warunkach procesu dla danego stopnia dysocjacji
amoniaku i przy okre¶lonym natê¿eniu przep³ywu atmosfery
wlotowej [1, 2]. W przypadku atmosfery azotuj±cej
uzyskanej z atmosfery
wlotowej amoniaku NH3, jak równie¿ z atmosfery rozcieñczanej
zdysocjowanym
amoniakiem NH3/NH3zd, wystarczaj±cym
parametrem charakteryzuj±cym
w pe³ni te atmosfery jest potencja³
azotowy Np lub stopieñ dysocjacji amoniaku α. Natomiast
atmosfera
azotuj±ca uzyskana z atmosfery wlotowej amoniaku rozcieñczanego
azotem NH3/N2, wymaga
dwóch parametrów do pe³nego jej
scharakteryzowania, tj. potencja³u
azotowego Np i rozporz±dzalno¶ci
azotu mN2.
PARAMETRY CHARAKTERYZUJ¡CE
ATMOSFERÊ AZOTUJ¡C¡
Potencja³ azotowy
Dla ka¿dej warto¶ci natê¿enia przep³ywu Fw, temperatury procesu T
i powierzchni wsadu Sw ustala siê kwazirównowaga miêdzy atmosfer±
azotuj±c± o danym sk³adzie a powierzchni± fazy sta³ej (wsadu).
Równowagê tê opisuje potencja³[...]
|
|
|
|
Plasma surfacing of B4C and Fe on 18G2A steel
|
|
|
Adam Piasecki Miko³aj Pop³awski Andrzej M³ynarczak
|
The technology of surfacing allows to produce surface layers practically
of any material with objects of any chemical and phase composition
and any shape. The materials surfaced in the form of powder
or wire can be both ceramic, metal, metal-ceramics and plastic.
This method is applied for coating surface layers of particular
characteristics., especially resistant to abrasion, corrosion, heat and
creep [1÷6].
Plasma surfacing consists in melting in plasma arc of the temperature
of approximately 15 000÷20 000°C an additional material
in the form of powder, wire or bar, which together with the partially
melted metal makes the padding weld. The contribution of the substrate
in the padding weld may amount to a few dozens per cent.
The obtained padding welds are homogenous, they lack porosity,
their face being smooth due to which mechanical finishing is redundant.
[3,7].
The basic advantage of carbides is considerable hardness (B4C
- 2800 HV), resist[...]
|
|
|
|
Porównanie wytrzyma³o¶ci zmêczeniowej na zginanie stali 17CrNi6-6 i 16MnCr5 po nawêglaniu pró¿niowym
|
|
|
konrad dybowski piotr kula robert pietrasik sebastian lipa
|
Szczególnie istotna dla oceny czasu eksploatacji elementów obci±¿anych
cykliczno-zmiennie, w których amplituda nie przekracza
dopuszczalnych obci±¿eñ quasi-statycznych, jest mo¿liwo¶æ przewidywania
ich trwa³o¶ci. Stosunkowo prostym sposobem oceny
poziomu wytrzyma³o¶ci zmêczeniowej jest przeprowadzenie eksperymentu.
Stosowanie coraz to nowszych metod eksperymentalnych,
po³±czonych niejednokrotnie z innymi analizami, np. takimi
jak: MES (Metoda Elementów Skoñczonych) pozwala na g³êbsze
poznanie zjawisk i coraz precyzyjniejsze wyznaczenie wytrzyma³o¶æ
zmêczeniowej.
W pracy przedstawiono wyniki badañ wytrzyma³o¶ci zmêczeniowej
na zginanie próbek wykonanych ze stali 16MnCr5 oraz
17CrNi6-6, nawêglanych pró¿niowo i hartowanych w gazie pod
wysokim ci¶nieniem. Wytrzyma³o¶æ wyznaczono za pomoc± zaadaptowanej
metody wysokoczêstotliwo¶ciowej rezonansowej,
która polega na obserwacji pojawiaj±cych siê zmian czêstotliwo¶ci
rezonansowej w uk³adzie drgaj±cym o jednym stopniu swobody na
skutek powstania ogniska zmêczeniowego i rozwoju tego pêkniêcia.
Miar± wytrzyma³o¶ci zmêczeniowej na zginanie by³a liczba
cykli ugiêcia próbki do chwili zmiany czêstotliwo¶ci rezonansowej
ca³ego uk³adu "wzbudnego". Ka¿da zmiana czêstotliwo¶ci drgañ
w³asnych uk³adu by³a sygna³em pojawiaj±cych siê defektów zmêczeniowych
w próbce. Mo¿liwo¶æ sterowania amplitud± obci±¿enia
przez zmianê parametrów sygna³u wymuszenia w zadanej czêstotliwo¶ci
rezonansowej pozwala³a na dobór warto¶ci naprê¿eñ.
Warto¶æ pojawiaj±cych siê naprê¿eñ w uk³adzie by³a okre¶lana na
podstawie strza³ki ugiêcia próbki pomiêdzy jej wolnym koñcem,
a miejscem zamocowania w uchwycie [1].
Dobór obci±¿eñ w celu wyznaczenia pe³nego zakresu wytrzyma³o¶ci
zmêczeniowej oparto na metodzie schodkowej.
Utwardzenie warstwy wierzchniej i wprowadzenie naprê¿eñ ¶ciskaj±cych
w wyniku zastosowanego nawêglania ma istotny wp³yw
na w[...]
|
|
|
|
Pow³oki Mg2Si natryskiwane zimnym gazem
|
|
|
EL¯BIETA GODLEWSKA WOJCIECH ¯ÓRAWSKI KRZYSZTOF MARS
|
Rozwój nowych technologii in¿ynierii powierzchni zawsze wi±za³
siê z badaniami nad otrzymywaniem pow³ok o lepszych w³a¶ciwo¶ciach
ni¿ te, które uzyskiwano wcze¶niej stosowanymi metodami
lub obni¿eniem kosztów ich wytwarzania. W procesach natryskiwania
cieplnego do podstawowych czynników, które decyduj±
o w³a¶ciwo¶ciach otrzymywanej pow³oki, mo¿na zaliczyæ: prêdko¶æ
cz±stki i jej temperaturê w momencie uderzenia w pod³o¿e
oraz otaczaj±c± atmosferê. W przypadku natryskiwania p³omieniowego,
³ukowego, plazmowego oraz nadd¼wiêkowego materia³y
metaliczne ulegaj± utlenianiu, co powoduje obni¿enie w³a¶ciwo¶ci
pow³ok. Wzrost prêdko¶ci cz±stek w przypadku natryskiwania
nadd¼wiêkowego (HVOF) pozwala na znaczne ograniczenie tego
zjawiska, mimo ¿e cz±stki materia³u pow³okowego maj± kontakt
z produktami spalania oraz z tlenem, który jest obecny w mieszance
palnej i otaczaj±cej atmosferze. W przypadku natryskiwania plazmowego
wysoka temperatura prowadzi do szeregu innych niekorzystnych
zjawisk, takich jak: odparowanie materia³u, zmiany
fazowe, rekrystalizacja, uwalnianie gazów, rozwarstwienia, odkszta³cenia
itp. Niekorzystnych zmian w sk³adzie fazowym pow³oki
mo¿na unikn±æ, przeprowadzaj±c natryskiwanie w zamkniêtych
komorach z kontrolowan± atmosfer± lub w pró¿ni. Jednak wi±¿e
siê to ze znacznym wzrostem kosztów procesu. Dalsze polepszenie
jako¶ci pow³ok wymaga³o wiêc modyfikacji technologii w kierunku
ograniczenia niekorzystnego wp³ywu temperatury na rzecz
wzrostu prêdko¶ci cz±stek. Koncepcja natryskiwania bez ¼ród³a
ciep³a w postaci p³omienia lub plazmy powsta³a ju¿ w koñcu lat 50.
ubieg³ego stulecia [1]. Sta³o siê to mo¿liwe dopiero w po³owie lat
80. ubieg³ego stulecia, kiedy zespó³ prof. A. Papyrina w Instytucie
Teoretycznej i Stosowanej Mechaniki w Nowosybirsku opracowa³
ca³kiem now± technikê natryskiwania zimnym gazem. Prowadzone
przez ten zespó³ prace badawcze wykaza³y mo¿liwo¶æ otrzymywania
pow³ok z ró¿nych metali, stopów oraz kompo[...]
|
|
|
|
Preparation and corrosion properties of Ti-45S5 Bioglass nanocomposites with electrochemically modified surface
|
|
|
jAROS£AW jakubowicz kAROLINA jurczyk gRZEGORZ adamek mIECZYS£AW jurczyk
|
Commercially pure titanium and titanium alloys have become predominant
in dentistry [1]. The high degree of biocompatibility of
Ti and its alloys is connected with the passive oxide film formed
on the metallic surface, consisting mainly of amorphous titanium
dioxide (TiO2) [2]. However, low hardness and poor tribological
properties of these alloys may become critical factor when wear
phenomena are involved. On the other hand, bioactive glasses are
materials, which can adhere to bone and tissues through the formation
of calcium phosphate (hydroxyapatite - HA) at the interface of
the material. This layer is chemically and structurally equivalent to
the mineral phase in bone and is responsible for interfacial bonding.
Due to low fracture toughness, glass cannot serve as a bulk
implant material. The connection of good mechanical properties of
titanium with excellent biocompatibility of bioactive glasses seems
to be a promising candidate way to expend the biomedical applications
[3, 4].
Surface properties of titanium implants are known as key factors
for successful osseointegration [5]. Till now, various surface modification
methods have been applied to dental implants in attempts
to improve their clinical performance [6, 7]. Surface treatment of
the implant material can result in surface roughening, attractive for
tissue growth and fixing of implant for hard tissue applications [8,
9]. The promising route in surface roughening is an electrochemical
etching [10, 11].
The treatment in H3PO4 electrolytes results in pits formation, acting
as anchors for the tissue.
The etching procedure can be applied for pure Ti as well as its
alloys. In the nanocomposites, due to the large volume of the grains
boundaries, the electrochemical etching proceeds fast and is suitable
for the sufficient surface roughening [12].
During the etching an anodic oxide layer is formed resulting in
good corrosion resistance. The additional [...]
|
|
|
|
Prognozowanie numeryczne sk³adu fazowego SWC w elementach spawanych ¼ród³em hybrydowym
|
|
|
Marcin Kubiak Wies³awa Piekarska
|
Technologia spawania hybrydowym ¼ród³em ciep³a laser-³uk elektryczny
jest nowoczesn± metod± spawania, która jest intensywnie
badana zarówno eksperymentalnie, jak równie¿ na drodze symulacji
numerycznych [1÷3]. Metoda ta ³±czy popularn± i powszechnie
znan± metodê spawania ³ukiem elektrycznym i spawanie wi±zk±
laserow± [1]. Wykorzystanie dwóch ¼róde³ ciep³a zapewnia dobr±
jako¶æ spoiny i dobre w³asno¶ci eksploatacyjne po³±czenia spawanego
[2]. W porównaniu ze spawaniem pojedyncz± wi±zk± laserow±
zastosowanie dwóch ¼róde³ ciep³a: wi±zki laserowej i ³uku elektrycznego
wspó³pracuj±cych w jednym procesie spawania znacznie
ogranicza udzia³ struktur hartowniczych w stalach spawanych [4].
Istotnym problemem spawania hybrydowym ¼ród³em ciep³a
jest dobór w³a¶ciwych parametrów technologicznych procesu zapewniaj±cych
wykonanie spoin o po¿±danym kszta³cie i szeroko¶ci
spoiny, a tak¿e o jak najlepszej jako¶ci spawanego z³±cza. Zarówno
wzajemne usytuowanie ¼róde³ ciep³a, jak równie¿ rozk³ady mocy
tych ¼róde³ w spawanym materiale istotnie wp³ywaj± na ruch przetopionego
metalu oraz transport masy i przep³yw ciep³a. Uwzglêdnienie
ruchu ciek³ej stali w jeziorku spawalniczym pozwala na
analizê dotychczas pomijanych zjawisk cieplnych towarzysz±cych
procesom spawania i istotnie wp³ywa na pole temperatury w z³±czu,
a w konsekwencji na oszacowan± numerycznie geometriê i sk³ad
strukturalny spoiny i strefy wp³ywu ciep³a.
Temperatura i przemiany fazowe s± powodem powstawania odkszta³ceñ
izotropowych w elementach spawanych, które generuj±
naprê¿enia spawalnicze [5, 6]. Wa¿nym etapem modelowania procesu
spawania jest okre¶lenie kinetyki przemian fazowych w odniesieniu
do badanej stali, poniewa¿ znajomo¶æ niejednorodno¶ci
strukturalnej po³±czenia spawanego wywo³anego spawaniem jest
istotna przy projektowaniu konstrukcji.
W pracy przedstawiono prognozowanie numeryczne sk³adu fazowego
w doczo³owym po³±czeniu spawanym ¼ród³em hybrydowym
laser-³uk elektryczny[...]
|
|
|
|
Prognozowanie trwa³o¶ci zmêczeniowej elementów po obróbce cieplno-chemicznej za pomoc± symulacji numerycznej
|
|
|
Jacek Sawicki Przemys³aw Siedlaczek Tomasz Kubiak
|
Dzisiejsza technika obliczeniowa daje mo¿liwo¶ci nieosi±galne
wcze¶niej metodami analitycznymi. U¿ycie metod numerycznych,
a zw³aszcza Metody Elementów Skoñczonych (MES) pozwala na
dok³adniejsze prognozowanie wytrzyma³o¶ci maszyn, a co jest
z tym zwi±zane, podniesienie jako¶ci produkowanych wyrobów.
Do tej pory trudnym zagadnieniem jest prognozowanie trwa³o¶ci
zmêczeniowej, zw³aszcza w z³o¿onych stanach obci±¿enia. Autorzy,
stosuj±c analityczno-numeryczne techniki, staraj± siê poprawiæ
poziom prognostyki dla elementów zawieraj±cych naprê¿enia w³asne
[1]. W artykule podjêto dyskusjê dotycz±c± mo¿liwo¶ci wykorzystania
analiz numerycznych w prognozowaniu trwa³o¶ci zmêczeniowej
warstw azotowanych obci±¿onych zginaniem.
Autorzy za³o¿yli nastêpuj±c± hipotezê prognostyki wytrzyma³o¶ci
zmêczeniowej. Wytrzyma³o¶æ zmêczeniowa elementu po obróbce
cieplno-chemicznej, np. azotowaniu, mo¿e zostaæ okre¶lona
za pomoc± w³a¶ciwo¶ci zmêczeniowych materia³u przed obróbk±,
skorygowanych stanem naprê¿eñ pozostaj±cych, tj. naprê¿eñ w³asnych
z uwzglêdnieniem ich redystrybucji plastycznej, gradientem
stanu naprê¿enia i chropowato¶ci oraz wspó³czynnikami wp³ywu
¶rodowiska.
Charakterystykê zmêczeniow± uzyskan± podczas badañ dla
odpowiedniej liczby próbek o znormalizowanym kszta³cie mo¿na
sprowadziæ metod± regresji w najprostszej postaci do zale¿no¶ci
w postaci równania (1). Definiuj±c liczbê cykli przy umownej granicy
zmêczeniowej Z0 na sta³ym poziomie, np. 2×106 cykli, mo¿na
rozdzieliæ zakresy wytrzyma³o¶ci zmêczeniowej na wysokocyklow±
i gigacyklow±, stosuj±c odpowiednie dla tych regionów wyk³adniki
b:
σ = β
⎡
⎣ ⎢
⎤
⎦ ⎥
⋅
-
Z N
N
b
0 i
0
1/
(1)
gdzie: Z0 - granica zmêczeniowa, N0 - liczba cykli dla przyjêtej
granicy zmêczeniowej (np. 2×106), b - wyk³adnik zmêczeniowy,
σ - oddzia³uj±ca amplituda naprê¿enia wyznaczona analitycznie
lub tensometryczne, βi - wspó³czynniki korekcyj[...]
|
|
|
|
Przygotowanie powierzchni stopów Al i Mg dla procesu natryskiwania cieplnego pow³ok
|
|
|
Krzysztof Szymañski
|
Metody natryskiwania cieplnego pozwalaj± wytwarzaæ funkcjonalne
pow³oki praktycznie na ka¿dym pod³o¿u (odpornym na dzia³anie
stopionych lub nadtopionych cz±stek materia³u pow³okowego)
i o dowolnych gabarytach. Pow³oki te charakteryzuj± siê du¿± odporno¶ci±
na ró¿ne, czêsto z³o¿one warunki zu¿ycia ujmuj±ce takie
procesy, jak: zu¿ycie ¶cierne, adhezyjne, abrazyjne erozyjne oraz
korozjê w temperaturze pokojowej i podwy¿szonej. Najczê¶ciej
s± one nak³adane na pod³o¿a stalowe ze stali konstrukcyjnych, co
umo¿liwia osi±gniêcie bardzo dobrych w³asno¶ci u¿ytkowych przy
relatywnie niskich kosztach [1, 2].
Obecnie coraz czê¶ciej jako materia³y konstrukcyjne stosuje siê
lekkie stopy metali nie¿elaznych, takich jak aluminium i magnez,
niestety maj± one ograniczon± odporno¶æ na procesy zu¿ycia ¶ciernego
oraz ma³± odporno¶æ korozyjn±.
Zastosowanie technologii natryskiwania cieplnego do wytwarzania
pow³ok ochronnych na aluminium i magnezie oraz ich stopach,
wydaje siê korzystnym rozwi±zaniem, pomimo ¿e napotyka
siê obecnie jeszcze wiele problemów technicznych ograniczaj±cych
ich szerokie zastosowanie. Wynikaj± one g³ównie z istotnie ró¿nych
w³asno¶ci fizykochemicznych materia³ów na bazie aluminium
i magnezu w porównaniu z typowymi materia³ami pow³okowymi
("twardych" stali, cermetali, materia³ów ceramicznych), w szczególno¶ci
wspó³czynnika rozszerzalno¶ci cieplnej i aktywno¶ci chemicznej
[3÷6].
Bardzo istotnym elementem zapewnienia dobrych w³asno¶ci
u¿ytkowych pow³ok natryskiwanych cieplnie, tak jak i innych o adhezyjnym
charakterze powi±zania z pod³o¿em, jest w³a¶ciwe przygotowanie
powierzchni pod³o¿a [7÷10].
Stosowane procesy technologiczne przygotowania pod³o¿a musz±
zapewniæ:
-- oczyszczenie pod³o¿a do metalicznie czystej powierzchni odpowiadaj±cej
klasie czysto¶ci Sa3,
-- nadanie odpowiedniej chropowato¶ci pod³o¿a zapewniaj±cej
mo¿liwie du¿± powierzchniê rzeczywist±, dla pow³ok natryskiwanych
cieplnie powinno to byæ Ra ≥ 10 	[...]
|
|
|
|
Przyspieszanie powstawania warstw w elementach nawêglanych pró¿niowo
|
|
|
EMILIA WO£OWIEC PIOTR KULA LESZEK KLI MEK BART£OMIEJ Januszewicz
|
Rosn±ce oczekiwania konsumpcyjne oraz szybki rozwój cywilizacyjny
wymuszaj± równie szybki rozwój we wszystkich ga³êziach
przemys³u mechanicznego. Dotyczy to tak¿e obróbki cieplno-chemicznej,
gdzie tradycyjne nawêglanie gazowe jest wypierane przez
nowoczesn± technologiê nawêglania pró¿niowego. Przyczyn± tego
stanu rzeczy jest wysoki potencja³ atmosfer nawêglaj±cych procesów
nawêglania pró¿niowego, co skraca czas i koszty obróbki ulepszanych
cieplnie czê¶ci maszyn. Dzi¶ uniwersalne piece pró¿niowe
stanowi± podstawowe wyposa¿enie technologiczne najnowocze¶niejszych
hartowni us³ugowych, jak równie¿ korporacyjnych oddzia³ów
obróbki cieplnej w przemy¶le lotniczym, motoryzacyjnym,
narzêdziowym oraz budowy maszyn [1÷3].
Jednak¿e w odró¿nieniu od nawêglania gazowego, nawêglanie
pró¿niowe jest procesem bardziej z³o¿onym, co sprawia, ¿e obróbka
prowadzona t± metod± jest trudniejsza i wymusza stosowanie
wiêkszej kontroli nad przebiegiem procesu technologicznego. St±d
te¿ w ostatnich latach obserwuje siê zwiêkszone zapotrzebowanie
na komputerowe narzêdzia (symulatory) do projektowania i symulowania
tych procesów [4, 5].
Precyzyjny symulator wymaga precyzyjnego modelu symulowanego
zjawiska, który bêdzie rdzeniem jego obliczeñ, st±d te¿ tak
wa¿ne jest prowadzenie badañ pog³êbiaj±cych wiedzê o przebiegu
procesu nawêglania pró¿niowego.
W pracy krótko przedstawiono istotê i cele przeprowadzonych
badañ nad nawêglaniem pró¿niowym i omówiono wyniki obserwacji
zjawisk wydzieleniowych zachodz±cych podczas nawêglania.
Opisano równie¿ badania eksperymentalne nad mo¿liwo¶ci± skrócenia
czasu trwania procesu przez zastosowanie procesów jednosegmentowych.
nawêglanie pró¿niowe
Nawêglanie pró¿niowe jest nowoczesnym zabiegiem obróbki cieplno-
chemicznej. Polega na dyfuzyjnym nasycaniu warstwy wierzchniej
materia³u wêglem w wysokiej temperaturze, w wyniku czego
w warstwie powierzchniowej zostaje wytworzony odpowiedni profil
stê¿enia wêgla. Zazwyczaj sk³ada[...]
|
|
|
|
Rodzaje powierzchniowego teksturowania laserowego
|
|
|
TADEUSZ BURAKOWSKI WOJCIECH NAPAD£EK
|
Pojêcie tekstura (³ac. textura - tkanina, z³±czenie, od ³aciñskiego
texo - tkam, plotê) ma kilka tradycyjnych znaczeñ [1]:
-- w poligrafii oznacza dawny rodzaj pisma (lub trzcionki drukarskiej),
-- w geologii - budowê wewnêtrzn± ska³y rozpatrywan± pod
wzglêdem przestrzennego rozmieszczenia jej sk³adników i stopnia
wype³nienia przestrzeni,
-- w krystalografii - uprzywilejowan± przestrzenn± wzajemn±
orientacj± krystalitów w materiale polikrystalicznym; uk³ad ziaren,
warstw lub w³ókien w wewnêtrznej budowie materia³u.
Rozmieszczenie sk³adników, stopieñ ich wykrystalizowania,
orientacja, wielko¶æ i kszta³t ziaren w materiale polikrystalicznym
nazywane jest czêsto tekstur± krystaliczn± [2]. Tekstura powoduje
anizotropiê w³a¶ciwo¶ci fizycznych krystalitów i udziela siê ca³emu
polikrystalicznemu agregatowi.
Rozró¿nia siê [3]:
-- pod wzglêdem formy: teksturê krystaliczn± osiow± - wykazuj±c±
orientacjê krystalitów wzglêdem pewnego kierunku oraz
p³ask± - wykazuj±c± orientacjê krystalitów wzglêdem pewnej
p³aszczyzny,
-- pod wzglêdem przyczyny powoduj±cej powstawanie tekstury
krystalicznej: odlewnicz± - spowodowan± kierunkowym odp³ywem
ciep³a w trakcie stygniêcia odlewu, odkszta³cenia - spowodowan±
kierunkowym dzia³aniem si³ podczas odkszta³cania
plastycznego materia³u na zimno, rekrystalizacji - powstaj±c±
w trakcie rekrystalizacji, zale¿n± g³ównie od tekstury odkszta³cenia,
sk³adu stopu i temperatury wy¿arzania.
Wytwarzanie tekstury mo¿na nazwaæ teksturowaniem: osiowym,
p³askim, odlewniczym, odkszta³ceniowym, rekrystalizacyjnym.
Ze zrozumia³ych wzglêdów wymienione pojêcia tekstury dotyczy³y
uprzywil[...]
|
|
|
|
Role of phosphates in improvement of surface layer on titanium alloys for medical applications
|
|
|
El¯Bieta Krasicka-Cydzik Agnieszka Kaczmarek Katarzyna Arkusz
|
Anodic films on titanium alloys have been of great interest due to
their industrial applications [1]. However, anodizing can also result
in the incorporation of biological species into the oxide layer and
then such surface layers are of a great importance for medical purposes
[2, 3]. Such layers are not only corrosion resistant, but also
biocompatible [2÷4]. Anodizing in phosphate solutions leads to the
incorporation of phosphate ions into the oxide layers on titanium
and Ti6Al4V influencing their bioactivity and stimulating deposition
of the biocompatible hydroxyapatite [5÷8]. Unalloyed titanium
is resistant to naturally aerated pure solutions of phosphoric acid up
to 30 % wt concentration (~3.6 M), but undergoes corrosion attack
at higher concentrations and temperatures [2, 3, 9]. For lower concentrations,
up to 3 M, mainly non-dissociated acid molecules and
one protonated form H2PO4
- of phosphate ions exist in phosphoric
acid solutions [10] and they exhibit strong affinity or complexing
power towards most metal cations. The latter may be used to shape
properties of titanium implant materials for medical purposes.
The effect of anodizing at different polarization conditions in
dilute (0.5 M) and concentrated (2 M) phosphoric acid solution
is described in this paper. According to the applied anodizing
conditions the electrochemical (polarization, impedance) and
morphological examinations showed formation of either porous
and thin oxide layer [11÷23] or gel-like phosphates rich layer of
H3PO4×0.5H2O [11, 24÷29], covering thicker oxide layer on titanium.
Formation of self-organized titania nanotubes with high level
organization of pores on large surfaces [30÷35] became very useful
technology applied to many purposes, i.e. to modification of surgical
implant surfaces and to environmental and biomedical sensing.
Our efforts were focused on controlling the size and arrangement
of pores [36÷42], aiming at bone ingrowth and on use [...]
|
|
|
|
Stabilno¶æ cieplna warstwy aluminidkowej wytworzonej na pod³o¿u z nadstopu niklu w ¶rodowisku gazów utleniaj±cych
|
|
|
Ma³gorzata Zieliñska Jan Sieniawski Ryszard Filip Maciej Pytel
|
Osi±gi silników lotniczych zale¿± od temperatury gazów na wlocie
do turbiny [1]. Elementy wiruj±ce i stacjonarne gor±cej czê¶ci silników
lotniczych pracuj± w warunkach du¿ych naprê¿eñ cieplnych
i mechanicznych oddzia³uj±cych destrukcyjnie na mikrostrukturê
i w³a¶ciwo¶ci u¿ytkowe ¿arowytrzyma³ych nadstopów nawet najnowszych
generacji, u¿ywanych do ich konstrukcji. Zwiêkszenie
sprawno¶ci turbin gazowych przez podwy¿szenie temperatury ich
pracy implikuje stosowanie nowych lub ulepszonych konstrukcji
tych elementów, metod ich ch³odzenia oraz warstw ochronnych.
Aluminidkowe warstwy ochronne zwiêkszaj± odporno¶æ na utlenianie
i korozjê katastroficzn± materia³ów ³opatek turbin. Podczas
eksploatacji ulegaj± degradacji w wyniku utleniania, korozji katastroficznej
(siarkowej) i zmêczenia cieplno-mechanicznego [1÷3].
Tlen jest podstawowym czynnikiem ¶rodowiska gazów utleniaj±cych
o wysokiej temperaturze - do ok. 1250°C wp³ywaj±cym na
ich ¿ywotno¶æ. Aluminium w warstwie aluminidkowej reaguje
z tlenem na powierzchni ³opatki i tworzy termodynamicznie stabiln±,
cienk± warstwê Al2O3 zabezpieczaj±c± materia³ pod³o¿a przed
dalszym utlenianiem. Podczas pracy - dalszego utleniania - w warstwie
tlenków powstaj± mikropêkniêcia ulegaj±ce propagacji a¿ do
jej zniszczenia. Aluminium znajduj±ce siê w warstwie dyfunduje
w kierunku powierzchni i odbudowuje warstwê tlenkow±.
Zawarto¶æ aluminium w warstwie tlenkowej ulega zmniejszeniu
z czasem pracy - utleniania i jest przyczyn± utraty jej w³a¶ciwo¶ci
ochronnych.
Stabilno¶æ cieplna warstwy aluminidkowej w warunkach utleniania
zale¿y od sk³adu chemicznego pod³o¿a, warto¶ci temperatury
i metody jej wytwarzania [4].
Badania W£ASNE - Materia³y I Metodyka
Badañ
W badaniach jako materia³ pod³o¿a przyjêto odlewnicze nadstopy
niklu In 100 i Mar M247 stosowane w technice lotniczej na ³opatki
pierwszych stopni turbiny wysokiego ci¶nienia (tab. 1).
Proces aluminiowania metod± chemicznego osadzania z fazy
gazowej [...]
|
|
|
|
Strategiczne kierunki rozwojowe technologii nak³adania pow³ok PVD na stop miedzi z cynkiem
|
|
|
ANNA dOBRZAÑSKA-dANIKIEWICZ kRZYSZTOF LUKASZKOWICZ
|
Gospodarka oparta na wiedzy (GOW) polega na tworzeniu, dystrybucji
oraz praktycznym wykorzystaniu wiedzy i informacji. Promuje
ona przedsiêbiorstwa, w tym ma³e i ¶rednie, bêd±ce systemami
innowacyjnymi, edukacyjnymi i informacyjno-komunikacyjnymi,
¶wiadomie zarz±dzaj±cymi wiedz± jako zasobem strategicznym
z uwzglêdnieniem oddzia³ywania otoczenia. Kluczowe w tym kontek¶cie
staje siê priorytetowe ukierunkowanie badañ naukowych na
najlepiej rokuj±ce dziedziny i dyscypliny naukowe mog±ce mieæ
du¿y wp³yw na szybki rozwój cywilizacyjno-gospodarczy kraju,
bazuj±c na spo³eczeñstwie informacyjnym. Realizacja tak zdefiniowanych
celów i zamierzeñ jest mo¿liwa z wykorzystaniem koncepcji
e-foresightu i autorskiej metodologii Komputerowo Wspomaganych
Zintegrowanych Badañ Foresightowych [1, 2], która
porz±dkuje, usprawnia i unowocze¶nia rzeczywisty proces badañ
foresightowych. Praktyczna implementacja proponowanego podej¶cia
jest mo¿liwa dziêki opracowaniu technologii informacyjnej
obejmuj±cej: organizacjê wirtualn±, platformê internetow± i sieci
neuronowe.
Aktualnie w³asno¶ci u¿ytkowe produktów coraz czê¶ciej zale¿±
nie tylko od mo¿liwo¶ci przeniesienia obci±¿eñ mechanicznych
przez ca³y czynny przekrój elementu z zastosowanego materia³u
lub od jego w³asno¶ci fizykochemicznych, lecz tak¿e od struktury
i w³asno¶ci warstw powierzchniowych [3, 4]. Postêp w zakresie wytwarzania
i zwiêkszania trwa³o¶ci eksploatacyjnej elementów konstrukcyjnych
i narzêdzi dokonuje siê w g³ównej mierze dziêki coraz
powszechniejszemu wykorzystaniu technik nanoszenia cienkich
pow³ok z twardych, odpornych na zu¿ycie materia³ów ceramicznych.
Pow³oki nanoszone w procesach fizycznego osadzania z fazy
gazowej (PVD) stanowi± jedn± z bardziej interesuj±cych technologii
ochrony i modyfikacji powierzchni produktów ze wzglêdu na
mo¿liwo¶æ syntezy materia³ów o unikalnych w³asno¶ciach fizykochemicznych.
Ze wzglêdu na korzystn± kombinacjê materia³ow±
z punktu widzenia tribologi[...]
|
|
|
|
Structure and magnetic properties of high coercivity, nanocrystalline alloy based on Nd-Fe-B compound with overstoichiometric Nd content
|
|
|
Marcin Do¶pia³ Marcin Nabia³ek Micha³ Szota
|
The powders for production of modern, hard magnetic materials
obtained on the basis of intermetallic compounds, rare earths and
transition metals are mainly produced by rapid cooling methods
(the mechanical alloying and hydrogenation, disproportionation,
desorption, recombination methods are also used) [1÷5]. One of the
most popular method is the so-called melt-spinning, which allows
to receive the alloy in the form of thin ribbons which are quenched
in the next step of production process [6].
In this method, depending on the selection of manufacturing parameters
such as pressure inside the vacuum chamber, the linear
velocity of a copper wheel or push pressure of the liquid alloy from
a quartz tube, allow to obtain the amorphous, partially crystallized
or nanocrystalline material [7]. Manufactured nanocrystalline materials,
while maintaining appropriate selection of production parameters
does not require heat treatment in order to obtain good functional
properties (in this case magnetic) [8], in contrast to partially
crystallized or amorphous materials. Proper selection of annealing
parameters such as temperature, time and cooling method allows to
obtain the optimal microstructure, for which alloy will have the best
magnetic properties [9]. Next to proper selection of manufacturing
parameters, modifications in the alloy atomic composition allow to
adjust functional properties of the alloy [10]. In the Figure 1 three
types of structure found for the Re-Fe-B type alloys are presented,
respectively, with excessive amount of rare earth in relation to the
stoichiometric composition Re2Fe14B phase, with stoichiometric
composition and with an excessive amount of iron.
Oversteichiometric capacity of rare earth leads to the formation
of structure, consisted of large nanograins (above 40 nm) isolated
with a thin amorphous matrix (Fig. 1a). This allows to obtain the
alloy with high resistance to external demagnetization fields, i.e.
coer[...]
|
|
|
|
Struktura i w³asno¶ci tribologiczne nanokrystalicznych pow³ok naniesionych na pod³o¿e ze stali X40CrMoV5-1
|
|
|
KRZYSZTOF LUKASZKOWICZ MIECZYS£AW PANCIELEJKO
|
Postêp w zakresie wytwarzania i zwiêkszania trwa³o¶ci eksploatacyjnej
narzêdzi, znajduj±cych zastosowanie w nowoczesnych
ga³êziach przemys³u dokonuje siê w g³ównej mierze dziêki coraz
powszechniejszemu wykorzystaniu technik nanoszenia cienkich
pow³ok z twardych, odpornych na zu¿ycie materia³ów ceramicznych.
Szeroki wybór dostêpnych obecnie rodzajów pow³ok oraz
technologii ich nanoszenia jest efektem wzrastaj±cego w ostatnich
latach zapotrzebowania na nowoczesne metody modyfikacji
i ochrony powierzchni materia³ów. Obecnie spo¶ród wielu technik
zwiêkszaj±cych trwa³o¶æ materia³ów istotn± rolê w praktyce przemys³owej
odgrywaj± metody CVD (Chemical Vapour Deposition)
i PVD (Physical Vapour Deposition) [1, 2].
Nanostrukturalne, a w szczególno¶ci nanokompozytowe pow³oki
wytwarzane w procesach fizycznego lub chemicznego osadzania
z fazy gazowej stanowi± obecnie jedn± z ciekawszych alternatyw
ochrony i modyfikacji powierzchni ze wzglêdu na istniej±c± mo¿liwo¶æ
syntezy materia³ów o unikatowych w³asno¶ciach fizycznych
i chemicznych, takich jak bardzo du¿a twardo¶æ [3, 4], dobra odporno¶æ
na ¶cieranie i erozjê [5÷7], odporno¶æ na utlenianie w wysokiej
temperaturze [8]. G³ówn± ide± uzyskania du¿ej twardo¶ci pow³ok
o strukturze nanokrystalicznej oraz wynikaj±cych z niej dobrych
w³asno¶ciach mechanicznych i du¿ej wytrzyma³o¶ci, szczególnie
w przypadku pow³ok nanokompozytowych, jest ograniczenie mo¿liwo¶ci
powstawania i ruchu dyslokacji.
Bardzo istotn± rolê w redukcji oporów tarcia, szczególnie w warunkach
tarcia technicznie suchego wykazuj± pow³oki wêglowe
DLC. Ich korzystne w³asno¶ci tribologiczne zwi±zane s± g³ównie
ze zjawiskami po¶lizgu zachodz±cymi w warstwie przej¶ciowej,
spe³niaj±cej rolê smaru sta³ego, powstaj±cej w strefie kontaktu tarciowego
jako konsekwencja procesów grafityzacji i utlenienia pow³oki
DLC [9].
Wytwarzane w procesach PVD i CVD twarde pow³oki w istotny
sposób zwiêkszaj± odporno¶æ na zu¿ycie cierne materia³ów nimi
[...]
|
|
|
|
Struktura i w³a¶ciwo¶ci mechaniczne hybrydowych pow³ok naniesionych technik± PVD na pod³o¿e ze stopów magnezu i aluminium
|
|
|
TOMASZ TAÑSKI KRZYSZTOF LUKASZKOWICZ
|
Wspó³czesny rozwój techniki stwarza konieczno¶æ szukania nowych
rozwi±zañ konstrukcyjnych, zmierzaj±cych do poprawy poziomu
efektywno¶ci i jako¶ci produktu, do minimalizacji wymiarów
i masy, a tak¿e do zwiêkszenia niezawodno¶ci i stabilno¶ci
wymiarowej w warunkach eksploatacji. Nowoczesne materia³y
powinny charakteryzowaæ siê dobrymi w³a¶ciwo¶ciami mechanicznymi,
fizykochemicznymi i technologicznymi, aby zapewniæ
d³ugotrwa³± i niezawodn± eksploatacjê. Od kilkunastu lat jest widoczne
wzmo¿one zainteresowanie stopami metali nie¿elaznych,
w tym tak¿e stopami magnezu i aluminium, które s± przedmiotem
badañ w wielu o¶rodkach badawczo-naukowych i uniwersyteckich
w kraju i zagranic±, jak równie¿ u g³ównych producentów przemys³u
budowlanego, chemicznego, energetycznego, w³ókienniczego,
elektronicznego, biurowego, aeronautycznego, a w szczególno¶ci
przemys³u motoryzacyjnego, okrêtowego, lotniczego i sportowego
[1÷4]. Ze wzglêdu na coraz wiêksze zu¿ycie paliwa na ¶wiecie, a co
za tym idzie kurcz±ce siê zapasy tego surowca oraz zwi±zane z tym
faktem problemy zanieczyszczenia ¶rodowiska naturalnego, producenci
samochodów coraz czê¶ciej sk³aniaj± siê do wytwarzania
samochodów proekologicznych, tj. przede wszystkim l¿ejszych od
poprzedników, a co za tym idzie mniej "paliwo¿ernych", a tak¿e napêdzanych
alternatywnymi ¼ród³ami mocy. Z tego te¿ wzglêdu do ich
budowy wykorzystuje siê czêsto metale lekkie, w tym stopy magnezu
i aluminium, pozwalaj±ce na znaczne obni¿enie masy finalnego produktu
bez utraty ogólnych w³a¶ciwo¶ci mechanicznych. Obni¿enie
masy samochodu o 100 kg pozwala zaoszczêdziæ 0,5 l benzyny na
100 km przebiegu samochodu [4]. Na tle doniesieñ literaturowych
stwierdzono, i¿ niektóre w³a¶ciwo¶ci s± po¿±dane jedynie na powierzchni
materia³u, st±d zostan± wykonane badania nad kszta³towaniem
powierzchni stopów lekkich magnezu i aluminium przez nanoszenie
warstw powierzchniowych w procesach PVD. Technologia ta
mo¿e byæ alternatyw± do[...]
|
|
|
|
Struktura i w³a¶ciwo¶ci tribologiczne warstw kompozytowych Ni-P/MoS2
|
|
|
Beata kucharska Maria Trzaska
|
Aluminium i jego stopy jako materia³y charakteryzuj±ce siê ma³ym
ciê¿arem w³a¶ciwym oraz du¿± plastyczno¶ci± s± szeroko stosowane
w technice. Jednak zakres ich zastosowania w niezawodnie
dzia³aj±cych urz±dzeniach jest w du¿ej mierze ograniczony zarówno
niewystarczaj±c± twardo¶ci±, jak i ma³± odporno¶ci± na zu¿ycie
przez tarcie oraz ma³± odporno¶ci± na korozjê. Jedn± z metod polepszania
u¿ytkowych w³a¶ciwo¶ci wyrobów ze stopów lekkich jest
wytwarzanie na ich powierzchni warstwy z materia³ów kompozytowych.
W³a¶ciwo¶ci takich warstw mo¿na projektowaæ efektywnie
przez odpowiedni dobór materia³u osnowy oraz rodzaju i zawarto¶ci
fazy dyspersyjnej. Dziêki takim warstwom powierzchniowym
spektrum zastosowania wyrobów z aluminium i jego stopów mo¿na
znacznie poszerzyæ, w szczególno¶ci w obszarach, gdzie istotna jest
maksymalnie mo¿liwa redukcja masy z jednoczesnym uzyskaniem
dobrej odporno¶ci na korozjê oraz na zu¿ycie ¶cierne [1÷3].
W pracy przedstawiono wyniki badañ struktury i w³a¶ciwo¶ci
tribologicznych warstw kompozytowych Ni-P/MoS2 wytworzonych
metod± redukcji chemicznej. Po³±czenie w materiale kompozytowym
twardego i odpornego na korozjê stopu Ni-P ze sta³ym
siarczkiem molibdenu MoS2 pozwala uzyskaæ materia³y sprawdzaj±ce
siê doskonale w warunkach, gdzie wymagana jest dobra odporno¶æ
na zu¿ycie ¶cierne, w szczególno¶ci elementów dzia³aj±cych
w warunkach ekstremalnej pró¿ni i temperatury.
Heksagonalna budowa siarczku molibdenu powoduje obni¿enie
wspó³czynnika tarcia, z[...]
|
|
|
|
Struktura i zmiana stê¿enia pierwiastków stopowych w strefie z³±cza bimetalowych blach po walcowaniu i wy¿arzaniu normalizuj±cym
|
|
|
ANDRZEJ LIS jADWIGA lIS cEZARY KOLAN
|
Bimetalowe materia³y, takie jak druty, prêty, ta¶my, blachy, znajduj±
szerokie zastosowanie w wielu ga³êziach przemys³u. Zastosowanie
wyrobów bimetalowych wynika z nadania wyrobom przemys³owym
okre¶lonych w³asno¶ci fizycznych i mechanicznych bêd±cych
w³a¶ciwo¶ciami pow³oki (np. odporno¶æ korozyjna, przewodnictwo
elektryczne) oraz pod³o¿a (np. wysoka wytrzyma³o¶æ). Otrzymywanie
wyrobów bimetalowych mo¿e odbywaæ siê w wyniku wykorzystania
fali uderzeniowej wybuchu - platerowanie wybuchowe
lub detonacyjne [1, 2], platerowanie przez napawanie [3] lub walcowanie
na gor±co. Utwardzanie stabilnego po³±czenia pomiêdzy
materia³em podstawowym (stal konstrukcyjna) a warstw± plateru
ze stali podczas odkszta³cania na gor±co jest uwarunkowane warto¶ci±
temperatury i gniotu oraz szybko¶ci± odkszta³cania. Wysoka
temperatura oraz parametry odkszta³cania dziêki wytworzeniu wakancji
i dyslokacji, a tak¿e procesom relaksacyjnym i rekrystalizuj±cym
wp³ywaj± na procesy dyfuzyjne. Strumieñ dyfuzji pierwiastka
przez powierzchniê rozdzia³u ³±czonych elementów zale¿y nie
tylko od gradientu potencja³u chemicznego tego pierwiastka, lecz
równie¿ od gradientu potencja³ów chemicznych innych pierwiastków.
Wp³yw ma równie¿ wielko¶æ ziarna. Dlatego problem opisu
procesów dyfuzji przez powierzchniê rozdzia³u stal podstawowa-
-plater jest zagadnieniem skomplikowanym.
W prezentowanym artyku[...]
|
|
|
|
Surface functionalization for tissue analog of blood contacting materials
|
|
|
ROMAN MAJOR JUERGEN M. LACKNER PIOTR WILCZEK MAREK SANAK MICHA£ SOBOTA MAREK KOWALCZUK JAN MARCZAK KATARZYNA MAKSYMOW BOGUS£AW MAJOR
|
Blood contacting materials could initiate several processes, which
can endanger the life, like the formation of thromboemboli. Properties
of new designed materials could minimize influence of the human
organism. For blood contact, the biocompatibility requirements
are of the highest level of all biomaterial applications, which is due
to the continuous blood flow and the high reactivity of blood molecules
and cells. Blood contacting materials could initiate several
life-endangering processes such as formation of thromboemboli,
even in the presence of anti-clotting agents. Thus, our research in
the frame of integrated national and international activity is focused
on fabrication and diagnostics of materials characterized by reduction
or erasing of thrombogenicity.
In the last years of material development, lower thrombogenicity
was primarily tried to reach by modifying existing material
surfaces. Despite the successes in reducing protein and cellular
deposits on some materials, this approach do not target to a truly
non-thrombogenic surface. Recently, attempts are starting to create
self-assembling layers. Such approach is realized in our research
activity by the multidisciplinary, international work.
Estimation of the cell-material interaction plays an important
role in the biomaterial design. Titanium and carbon basis biomaterials,
such as diamond-like carbon (DLC), titanium (Ti), and stoichiometric
titanium nitride (TiN) as well as titanium carbo-nitrade
(Ti(C, N)), seem to be good candidates for future blood-contact applications.
These materials were deposited as thin films by the hybrid
pulsed laser deposition (PLD) technique to examine the influence
of such surfaces on cell behavior. The cell-material reactions
were examined in static conditions and then subjected to a dynamical
test by application of a radial flow chamber specially design to
observe the cell detachment kinetics.
Concept of design
The concept of design is[...]
|
|
|
|
|
|
System areologiczny - model funkcjonalny i fizyczny
|
|
|
TaDEUSZ BURAKOWSKI
|
Najwszechstronniejszy my¶liciel i uczony staro¿ytno¶ci, nauczyciel
Aleksandra Macedoñskiego, Arystoteles (384÷322 p.n.e.) twierdzi³,
i¿ "Ca³o¶æ to wiêcej ni¿ suma jej czê¶ci". Albowiem czê¶ci
systemu fizycznego, w odró¿nieniu od sk³adowych sumy w matematyce,
zwykle oddzia³uj± na siebie - synergicznie lub antagonistycznie
[1].
Niew±tpliwie z tego pogl±du Arystotelesa skorzysta³ holizm (gr.
hólos = ca³y) - teoria rozwoju zapocz±tkowana przez H. Smutsa,
propagowana przez niektórych biologów i filozofów angielskich
na pocz±tku XX w. g³osi³a m.in., ¿e ca³o¶ci nie da siê sprowadziæ
do sumy czê¶ci. Przenosz±c ten holistyczny pogl±d Arystotelesa
na grunt techniki mo¿na stwierdziæ, ¿e system fizyczny w postaci
na przyk³ad samochodu - to funkcjonalnie wiêcej ni¿ suma czê¶ci
sk³adowych, choæ formalnie (arytmetycznie) stanowi sumê po³±czonych
czê¶ci. System - to nie tylko suma elementów, ale i wspó³dzia³anie
miêdzy nimi [2].
Do areologii pojêcie systemu zosta³o wprowadzone przez autora
po raz pierwszy w 2004 r. - zosta³ on nazwany systemem areologi
cznym. W 2004 r. zosta³ podany jego model fizyczny [1], a w 2009 r.
zosta³ opracowany model funkcjonalny, prezentowany obecnie.
Model funkcjonalny syste mu
areologicznego
Budowa modelu
W modelu funkcjonalnym systemu areologicznego rozpatruje siê
ogólne relacje zbioru elementów systemu.
Na podstawie ogólnej teorii systemów [3÷5] mo¿na sformu³owaæ
definicjê systemu areologicznego:
S y s t e m a r e o l o g i c z n y SA jest to uporz±dkowany wewnêtrznie
uk³ad w postaci zbioru areologicznych elementów materialnych
powi±zanych strukturalnie i funkcjonalnie miêdzy sob±, dzia³aj±cych
wspólnie i oddzia³uj±cych na siebie, aby osi±gn±æ okre¶lony
cel (lub cele) dzia³ania, niemo¿liwy do osi±gniêcia przez poszczególne
elementy.
Funkcj± systemu areologicznego - jak ka¿dego systemu - jest
transformacja wielko¶ci wej¶ciowych {X} w wielko¶ci wyj¶ciowe
{Y}, przebiegaj±ca zwykle w obecno¶ci zak³óceñ {Z} i ze[...]
|
|
|
|
Technologia aluminiowania stali i stopów niklu w z³o¿u fluidalnym – AluTermoFluid
|
|
|
Tomasz Babul Stanis³aw J. Skrzypek Aleksander Nakonieczny Jerzy Jeleñkowski Zdzis³aw Obuchowicz
|
Obróbka cieplno-chemiczna w z³o¿ach fluidalnych jest znana od
wielu lat. W kraju wiod±cymi o¶rodkami w tym obszarze jest Politechnika
Czêstochowska oraz Instytut Mechaniki Precyzyjnej.
Przeprowadzone badania [1, 2] oraz wdro¿enia technologii i urz±dzeñ
[3] wykaza³y, ¿e obróbka fluidalna znajduje zastosowanie
w technologiach niskotemperaturowych, tzn. takich, w których
temperatura z³o¿a nie przekracza 700°C. Najbardziej rozpowszechnionymi
takimi technologiami s± azotowanie, azotoutlenianie, wêgloazotowanie,
utlenianie i hartowanie izotermiczne [4].
Wybór technologii fluidalnej do obróbek cieplno-chemicznych
spowodowany jest jej unikatowymi w³a¶ciwo¶ciami, do których
mo¿na zaliczyæ:
-- ³atwy dostêp do przestrzeni roboczej pieca,
-- szybkie nagrzewanie wsadu,
-- równomierna temperatura w przestrzeni roboczej,
-- równomierna temperatura na powierzchni i wzd³u¿ przekroju
wsadu niezale¿nie od jego wymiarów i kszta³tu,
-- mo¿liwo¶æ prowadzenia procesów dyfuzyjnych na otwartym
piecu,
-- ³atwe dostosowanie pieca do zmian rodzaju obróbki,
-- mo¿liwo¶æ pracy w ca³ym zakresie temperatury.
Z³o¿e mo¿e byæ wykorzystywane i do obróbek fluidalnych
w wy¿szej temperaturze, mianowicie do azotonawêglania czy nawêglania.
Decyduj± o tym przede wszystkim w³a¶ciwo¶ci z³o¿a
fluidalnego, które w wysokiej temperaturze wymaga ochrony przed
wp³ywem otoczenia. W ostatnich latach dziêki wynikom badañ prowadzonych
w ramach wspó³pracy Instytutu Mechaniki Precyzyjnej
z Bia³oruskim Narodowym Uniwersytetem Technicznym w Miñsku
oraz z Akademi± Górniczo-Hutnicz± sta³o siê mo¿liwe prowadzenie
procesów cieplno-chemicznych równie¿ w wysokiej temperaturze.
TECHNOLOGIA Alu Ter moFluid ®
Do tej pory ¼ród³em atomów pierwiastków dyfunduj±cych do warstwy[...]
|
|
|
|
Technologia i mikrostruktura pow³okowej bariery cieplnej uzyskanej metodami natryskiwania plazmowego i aluminiowania gazowego na stopie Re 80
|
|
|
Andrzej nowotnik Marek Góral Ryszard Filip Jan Sieniawski
|
Wysokie wymagania stawiane nowoczesnym turbinom gazowym
oraz turbinowym silnikom lotniczym dotycz±ce zmniejszenia ilo¶ci
zu¿ywanego paliwa oraz zmniejszenia ilo¶ci zanieczyszczeñ
w spalinach determinuj± rozwój nowoczesnych technologii pozwalaj±cych
na zwiêkszanie ich sprawno¶ci i efektywno¶ci. Podnoszenie
temperatury pracy turbiny silnika lotniczego wymaga
stosowania zaawansowanych materia³ów - nadstopów niklu oraz
pow³ok ochronnych. Obecnie prowadzone s± prace badawcze nad
opracowywaniem bardziej efektywnych pow³okowych barier cieplnych
chroni±cych powierzchniê ³opatek przed wysok± temperatur±
i korozj±. W praktyce przemys³owej stosuje siê pow³okê wielowarstwow±,
w której poszczególne warstwy spe³niaj± odmienn± rolê.
Wewnêtrzna warstwa metaliczna chroni powierzchniê materia³u
przed oddzia³ywaniem czynników korozyjnych, a zewnêtrzna - ceramiczna
- pe³ni funkcjê izolacji cieplnej. W zale¿no¶ci od konstrukcji
pokrywanego elementu s± stosowane dwie technologie wytwarzania
pow³ok TBC. Na elementy stacjonarne takie jak elementy
komór spalania oraz aparaty kieruj±ce stosuje siê miêdzywarstwê
z³o¿on± z wielosk³adnikowego stopu typu MCrAlY zwykle
natryskiwanego plazmowo (APS) lub nadd¼wiêkowo (HVOF) oraz
warstwê zewnêtrzn±, ceramiczn±, bazuj±c± na tlenku cyrkonu stabilizowanym
tlenkiem itru (YSZ). Zewnêtrzna warstwa ceramiczna
ma liczne porowato¶ci oraz pêkniêcia. Sprzyja to zmniejszeniu
jej przewodnictwa cieplnego. W przypadku ³opatek turbiny wysokiego
ci¶nienia pierwszych stopni jako miêdzywarstwy stosuje siê
dyfuzyjne warstwy aluminidkowe. S± one modyfikowane platyn±,
hafnem, palladem lub cyrkonem. Warstwê ceramiczn± o mniejszej
grubo¶ci od stosowanych na elementach komór spalania wytwarza
siê metod± EB-PVD - fizycznego osadzania z fazy gazowej z odparowaniem
za pomoc± wi±zki elektronów [1÷4].
Czynnikiem decyduj±cym o trwa³o¶ci pow³ok TBC jest po³±czenie
miêdzywarstwy i zewnêtrznej pow³oki ceramicznej. W wyniku
eksploatacji powst[...]
|
|
|
|
The application of PVD coating for tools used at tube straightening
|
|
|
Pavol Beraxa LUCIA DOMOVCOVÁ ¥udovít Parilák
|
Straightening is a technology that is used to remove undesirable
distortions. Curvature of the product axis arises as a result of the
production technology [1]. Straightening leads to the elimination or
reduction of curvature in the metal products using external forces.
In practice, the tube runs between the straightening rolls that are
rotated to the direction of straightening at an angle (Fig. 1).
The roll’s profile is not the tube’s radius. The profile is hyperbolic;
the contact roll touches the tube at just three points (Fig. 2).
The tube rotates as it passes through the straightening machine.
While passing through the machine, the tube is subjected to two
specific straightening forces:
1. Pressure straightening. Each pair of rolls can be adjusted so that
the gap between them is slightly smaller than the outside diameter
of the tube. As the tube passes through this restricted gap, it
is subjected to pressure which, if sufficient, will cause the tube
walls to be strained past their elastic limit, thereby causing some
straightening of the tube. If this ability to squeeze the tube is
used correctly, the tube will be "rounded up," removing some or
all of its ovality (Fig. 3) [2];
2. Bend, or offset, straightening. One or more pairs of rolls can be
adjusted to cause the tube to follow a curved path through the
machine (F[...]
|
|
|
|
Thermodynamic justification for the intermetallic layers formation within the hexagonal single crystal
|
|
|
WALDE MAR WO£CZYÑSKI GRZE GORZ SIBIGA PAWE£ MUSIELAK BORYS MIKU£OWSKI GRZE GORZ BOCZKAL
|
Many eutectic systems exhibit either a lamellar or rod-like structure
depending on solidification conditions, Elliott [1]. Especially,
growth rate plays a crucial role in the lamella/rod transformation.
Some impurities also involve the transition, Steen and Hellawell
[2]. The impurities change the specific surface free energies and
finally modify a mechanical equilibrium at the triple point of the
solid/liquid interface. According to the current model assumptions,
the mechanical equilibrium varies with solidification conditions
(growth rate) and no effect of impurities is observed. A given orientation
of crystal manifests a proper growth rate. Some changes
of the orientation from an initial state into a final one give also an
effect on the lamella/rod transtition, [3].
The theory developed by Jackson and Hunt [4] has tried to predict
the threshold rate at which transformation should occur. It
yields:
a m a m a m a m
E P
L L R R
α α β β α α β β ξ ξ
ξ
/ / / / /
/ / .
+ + >
+
( ) ( )
(4 )(1 (1 ) ) 1 5
(1)
The discerning analysis shows that the above inequality can
predict whether an eutectic alloy manifests lamellar or rod-like
structure, only. E, P and aj
L, aj
R - parameters applied in theory [4],
j = α, β, ζ = Sβ/Sα, mj - slope of the liquidus lines, respectively,
j = α, β.
Thus, the inequality characterizes a given phase diagram. Thus,
Eq. (1) cannot be applied to describe the structural transformation.
It is evident that the Eq. (1) is completely misleading in the
case of some predictions connected with structural transformation.
Therefore, a new condition for transformation based on the calculation
of the minimum entropy production will be applied in the current
analysis. All the threshold growth rates will be determined for
the (Zn)-Zn16Ti eutectic system by means of the current theorem.
According to the current theorem th[...]
|
|
|
|
Two-stage gas boriding of carburized steel in N2–H2–BCl3 atmosphere
|
|
|
MICHA£ KULKA ALEKSANDRA PERTEK NATALIA MAKUCH
|
Boronizing is a thermochemical surface treatment in which boron
atoms diffuse into the surface of a workpiece to form borides with
the base material. When applied to the adequate materials, boronizing
provides high hardness, wear and abrasion resistance, heat resistance
or corrosion resistance [1÷7]. This process generally results
in the formation of FeB and Fe2B needle-like microstructure at the
surface of steel. The main disadvantage of boriding is the brittleness
of borided layers, especially of FeB boride [3, 5, 7]. There are several
factors that cause the brittleness of borided layers: first, the FeB
and Fe2B have high hardness; second, a large hardness gradient exists
between the borided layer and the substrate. Many methods can
lessen the brittleness of the boride layers. Three main are: obtaining
a single-phase Fe2B layer [6, 7]; the production of multicomponent
and complex borided layers [8÷18] and laser heat treatment (LHT)
after boriding [19÷27].
The borocarburizing process [12÷16, 18] leads to the formation
of multicomponent layers (B-C) by tandem diffusion processes:
precarburizing and boriding. These layers are characterized by improved
properties, especially increased abrasive wear resistance
[12÷15] and increased low-cycle fatigue strength [18] in comparison
with typical borided layers.
In this paper new method of gas boronizing was used to the
formation of gradient borocarburized layers. First, instead of H2-
BCl3 atmosphere [12÷18], more safe gas mixture consisting of
N2-H2-BCl3 was used [28]. Second, the two-stage boriding was applied
in order to acceleration of boron diffusion and to minimize of
FeB phase presence. This process consists in two stages: saturation
by boron and diffusion annealing. During first step BCl3 was added
to N2-H2 atmosphere. BCl3 to hydrogen ratio was higher than that
previously added [12÷18]. Second step consisted in diffusion annealing
while an addition of BCl3 was switched off. Th[...]
|
|
|
|
Umocnienie warstwy wierzchniej odlewów z ¿eliwa sferoidalnego ausferrytycznego poddanych kulowaniu
|
|
|
DAWID MYSZKA IRENA POKORSKA Grzegorz Moñka
|
Mikrostrukturê osnowy ¿eliwa sferoidalnego ausferrytycznego (Austempered
Ductile Iron - ADI) opisuje siê zwykle jako mieszaninê
p³ytkowego ferrytu i wysokowêglowego austenitu - ausferryt [1].
Wspomniany austenit nie jest jednak jednorodny. Jego poszczególne
rodzaje w ADI mo¿na nazwaæ: austenitem nieprzemienionym,
austenitem przemienionym stabilnym i przemienionym metastabilnym.
Najmniej rozpoznanym z nich jest austenit metastabilny, którego
temperatura MS znajduje siê nieco poni¿ej 0°C. Jego obecno¶æ
w strukturze ADI jest przyczyn± problemów z obróbk± skrawaniem
[2]. Pod wp³ywem oddzia³ywania ostrza skrawaj±cego austenit metastabilny
ulega transformacji na martenzyt i tym samym powoduje
szybkie zu¿ycie narzêdzia przy kolejnych przej¶ciach. Zjawisko
to jest charakterystyczne dla efektu TRIP (Tranformation Induced
Plasticity).
Efekt TRIP w ¿eliwie sferoidalnym ausferrytycznym opisywano
ju¿ od roku 1996 [3], jednak do tej pory nie rozpowszechniono
jego zwi±zku z w³a¶ciwo¶ciami ¿eliwa. Je¿eli jednak przemianê
austenitu w martenzyt pod wp³ywem oddzia³ywania naprê¿eñ i odkszta³cenia
poddaæ dok³adnej analizie, mo¿e okazaæ siê, ¿e bêdzie
ona znacz±co wp³ywaæ na wiêkszo¶æ z unikatowych w³a¶ciwo¶ci
ADI - umacniaæ powierzchniê poddan± ¶cieraniu, zwiêkszaæ wytrzyma³o¶æ
zmêczeniow±, czy choæby zapewniaæ doskona³e po³±czenie
wytrzyma³o¶ci i plastyczno¶ci porównywalne Z wieloma gatunkami
stali [4÷6]. Efekt TRIP jest zatem niezwykle interesuj±cy
z punktu widzenia uzyskiwania najkorzystniejszych w³a¶ciwo¶ci
ADI. Musi byæ równie¿ kontrolowany, aby maksymalnie go wykorzystaæ.
Przyk³adem jest prezentowana w ar[...]
|
|
|
|
Utlenienie wielosk³adnikowego aluminidku ¿elaza na osnowie fazy FeAl
|
|
|
katarzyna kulak marian kupka grzegorz dercz
|
Stopy na osnowie uporz±dkowanych faz miêdzymetalicznych
z udzia³em aluminium nale¿± do nowej grupy materia³ów ¿arowytrzyma³ych,
posiadaj±cych unikatowe w³a¶ciwo¶ci fizykochemiczne
i mechaniczne, które czyni± je potencjalnym tworzywem
do zastosowania w warunkach podwy¿szonej temperatury i ¶rodowiska
korozyjnego [1]. W tej grupie stopów, aluminidki ¿elaza na
osnowie uporz±dkowanej fazy miêdzymetalicznej FeAl odznaczaj±
siê doskona³± odporno¶ci± na korozjê wysokotemperaturow± (w atmosferze
utleniaj±cej, nawêglaj±cej i zawieraj±cej zwi±zki siarki),
a tak¿e ma³± gêsto¶ci± w porównaniu ze stalami stopowymi i niskimi
kosztami surowców [2÷4]. G³ównymi przeszkodami w praktycznym
wykorzystaniu aluminidków ¿elaza jest ma³a plastyczno¶æ
w temperaturze pokojowej oraz zmniejszenie wytrzyma³o¶ci
w temperaturze powy¿ej 600°C [5].
Prowadzone od szeregu lat badania wykaza³y, ¿e poprawê tych
w³a¶ciwo¶ci mo¿na uzyskaæ przez: odpowiedni dobór zawarto¶ci
aluminium, wprowadzenie makrododatku chromu i mikrododatków
stopowych (g³ównie cyrkonu i boru), wydzielenia faz umacniaj±cych,
kontrolê warunków powierzchniowych i struktury ziaren,
zachowanie odpowiednich parametrów procesu technologicznego,
jak równie¿ przez wykorzystanie odkszta³cenia wybuchowego i nastêpuj±cej
po nim rekrystalizacji [6÷11].
Badania technologicznej plastyczno¶ci przeprowadzone w pracy
[12] wykaza³y, ¿e odlewane stopy FeAl z dodatkiem Cr, Mo, Zr
i B mog± byæ przerabiane z wykorzystaniem ujawnionego efektu
nadplastyczno¶ci.
O ile korzystny wp³yw dodatków stopowych Cr, Zr i B na w³a¶ciwo¶ci
mechaniczne stopów FeAl nie budzi w±tpliwo¶ci [10], to
w literaturze brak jest wyczerpuj±cych informacji na temat wp³ywu
tych dodatków na w³a¶ciwo¶ci utleniania. Dostêpne dane dotycz±
g³ównie dwusk³adnikowych stopów FeAl [13÷15] lub stopów na
osnowie fazy Fe3Al [16÷18].
Celem obecnej pracy by³o opisanie procesu utleniania aluminidku
¿elaza na osnowie fazy FeAl z makrododatkiem chromu i mikrod[...]
|
|
|
|
Utwardzanie stopu AW 5754 przez napawanie stopem AW 7075
|
|
|
MARZENA PODREZ-RADZISZEWSKA MACIEJ LACHOWICZ
|
Stopy aluminium charakteryzuj± siê ma³± gêsto¶ci± i stosunkowo dobr±
odporno¶ci± na korozjê wywo³an± pasywacj± powierzchni, przy
zadowalaj±cych w³a¶ciwo¶ciach wytrzyma³o¶ciowych. Mechanizmy
umacniania wydzieleniowego stopów aluminium pozwalaj± na
zwiêkszenie ich twardo¶ci, jednak nie wszystkie gatunki podlegaj±
obróbce cieplnej. Tymczasem elementom konstrukcyjnym wykonanym
ze stopów lekkich stawia siê coraz wy¿sze wymagania wytrzyma³o¶ciowe
przy zachowaniu ich ma³ej masy. W szczególno¶ci
wymaga siê od nich spe³nienia szeregu zale¿no¶ci materia³owych,
technologicznych czy eksploatacyjnych, np. dobrych w³a¶ciwo¶ci
mechanicznych i jednocze¶nie dobrej odporno¶ci na korozjê. Rodzi
to potrzebê poszukiwania alternatywnych metod in¿ynierii powierzchni
[1, 2], czy ³±czenia ze sob± ró¿noimiennych materia³ów
o odmiennym sk³adzie chemicznym [3÷5]. Umo¿liwia to tworzenie
w ich strukturze nowych faz miêdzymetalicznych o du¿ej twardo¶ci,
czêsto nieobecnych w materia³ach podstawowych, co pozwala
na uzyskanie napoiny o wysokiej jako¶ci i wytrzyma³o¶ci.
Stopy serii 5xxx nale¿± do stopów o najwiêkszej odporno¶ci na
korozjê w ¶rodowisku morskim i z tego wzglêdu znalaz³y zastosowanie
na elementy konstrukcji okrêtowych. Jednak ze wzglêdu na
brak mo¿liwo¶ci umacniania wydzieleniowego, nawet stosowane
dla nich umocnienie zgniotem nie pozwala na uzyskiwanie twardo¶ci
zbli¿onej do stopów serii 2xxx czy 7xxx, co stanowi istotn±
przeszkodê w ich aplikacji.
Tymczasem stopy aluminium z serii 7xxx nale¿± do stopów aluminium
o du¿ej wytrzyma³o¶ci i utrudnionej spawalno¶ci. Problemem
jest, ¿e wykazuj± tendencjê do pêkniêæ spawalniczych i spadku
twardo¶ci w obszarze spoiny z zastosowaniem tradycyjnych
metod spawalniczych [6].
Wykonanie po³±czenia spawanego przez napawanie stopu serii
5xxx stopem serii 7xxx, powinno pozwoliæ na uzyskanie wiêkszej
od stopu AW7075 odporno¶ci na korozjê elektrochemiczn±, zbli¿onej
do stopów serii5xxx. Równocze¶nie powinno to wyw[...]
|
|
|
|
Warstwa wierzchnia stali wêgloutwardzonej po testach zmêczenia mechanicznego
|
|
|
józef jasiñski waldemar dro¶ grzegorz bartela jaros³aw jasiñski
|
Transport samochodowy jest obecnie jednym z istotnych elementów
¿ycia. Na rynku pojawia siê coraz wiêcej ró¿nych modeli samochodów
i dla przeciêtnego u¿ytkownika nie jest wa¿na znajomo¶æ
budowy posiadanego samochodu, lecz komfort jazdy, ³atwo¶æ
prowadzenia pojazdu oraz bezpieczeñstwo eksploatacji. Dlatego
zespo³y stosowane w pojazdach musz± niezawodnie ze sob± wspó³pracowaæ.
Jednym z takich zespo³ów, od których zale¿y nie tylko
samo poruszanie siê pojazdu, ale tak¿e bezpieczeñstwo na drodze
i niezawodno¶æ jest uk³ad przenoszenia napêdu z jednostki napêdowej
do kó³ pojazdu. Pó³osie napêdowe s³u¿± do przenoszenia
momentu obrotowego od przek³adni g³ównej do kó³ napêdowych
samochodu. Przekazanie momentu obrotowego ze skrzyni biegów
do kó³ jezdnych pojazdu w zale¿no¶ci od konstrukcji uk³adu napêdowego
odbywa siê ró¿nymi sposobami [1÷3]. W klasycznych
uk³adach napêdowych bêd±cych domen± przede wszystkim samochodów
ciê¿arowych i autobusów, ale równie¿ czêsto w samochodach
osobowych, za skrzyni± biegów znajduje siê wa³ napêdowy,
który przenosi moment obrotowy do oddalonego na ró¿n± odleg³o¶æ
mostu napêdowego, w którym musi on przej¶æ jeszcze przez
przek³adniê g³ówn± i mechanizm ró¿nicowy. W zblokowanych
uk³adach napêdowych stosowanych powszechnie w samochodach
osobowych proces ten zachodzi odmiennie. Elementy mostu napêdowego,
a wiêc przek³adnia g³ówna i mechanizm ró¿nicowy s±
zintegrowane ze skrzyni± biegów we wspólnym korpusie. Moment
obrotowy dociera do kó³ jezdnych wy³±cznie za pomoc± pó³osi
napêdowych. Pó³osie mog± byæ sztywne lub przegubowe w zale¿no¶ci
od tego, czy doprowadzaj± moment do kó³ napêdowych
kierowanych czy niekierowanych oraz czy ko³a te s± zawieszone
zale¿nie czy niezale¿nie. Nale¿y zwróciæ uwagê to, i¿ zespó³ napêdowy
zamocowany jest elastycznie do masy resorowanej, a ko³a
jezdne nale¿± do masy nieresorowanej. Charakterystyka drgañ obu
tych mas jes[...]
|
|
|
|
W³a¶ciwo¶ci ochronne pow³oki kompozytowej: poli(3,4-etylenodioksytiofen), kwas benzopirolowy oraz fosforomolibdenian niklu (Ni1,5PMo12) osadzonej na stali X20Cr13
|
|
|
lIDIA aDAMCZYK
|
W ostatnich latach szczególn± uwagê zwraca siê na projektowanie
i przygotowywanie pow³ok chroni±cych metale przed korozj±.
Wysi³ek ten jest czê¶ciowo motywowany pragnieniem zast±pienia
pow³ok chromianowych u¿ywanych do zabezpieczenia przed korozj±
stopów ¿elaza i aluminium. Udowodniono, i¿ chrom zagra¿a
¶rodowisku i ludzkiemu zdrowiu, a jego u¿ycie w wielu krajach bêdzie
radykalnie ograniczane. Elektroaktywne polimery przewodz±ce
reprezentuj± klasê interesuj±cych materia³ów do zastosowania
w postaci pow³ok chroni±cych przed korozj± i prawdopodobnie to
one, lub uk³ady kompozytowe na ich bazie, zast±pi± pow³oki chromianowe
[1].
Obecnie najpowszechniejsza strategia walki z korozj± polega na
nak³adaniu jednej lub wiêcej pow³ok organicznych na metal. Aktywne
ogniwo korozyjne wymaga obecno¶ci utleniacza na powierzchni
metalu, jak równie¿ mechanizmu ruchu jonów po powierzchni pomiêdzy
anodowym i katodowym miejscem ogniwa korozyjnego (w
celu utrzymania równowagi ³adunków). Taki ruch jonów zwykle
wystêpuje w obrêbie cienkiej warstwy elektrolitu, która tworzy siê
na powierzchni metalu. Pow³oki powoduj± obni¿enie szybko¶ci korozji
przez zmniejszenie szybko¶ci dostêpu tlenu cz±steczkowego,
wody oraz jonów takich jak H+ do powierzchni metalu. Pow³oki
s³u¿± równie¿ do zwiêkszenia oporu ruchu jonów na granicy faz (tj.
polaryzacji omowej ogniwa korozyjnego), co równie¿ przyczynia
siê do obni¿enia szybko¶ci korozji. Woda, tlen cz±steczkowy i jony
ze ¶rodowiska przenikaj± przez pow³okê i docieraj± do powierzchni
metalu. Defekty w pow³oce (naturalne lub wprowadzone przypadkowo)
przyspieszaj± ten proces [1÷3].
Z tego powodu zwykle stosowany jest uk³ad pow³ok, w którym
na metal nak³adana jest pow³oka gruntuj±ca, po której nastêpuje
pow³oka nawierzchniowa maj±ca po¿±dane w³asno¶ci pod wzglêdem
zaporowym oraz ewentualnie wygl±du zewnêtrznego. Pow³oka
gruntuj±ca jest wybierana tak, aby mia³a dobr± przyczepno¶æ do
metalu oraz zawiera³a aktywne sk³ad[...]
|
|
|
|
W³a¶ciwo¶ci tytanu po utlenianiu w z³o¿u fluidalnym
|
|
|
Józef JASIÑSKI Piotr PODSIAD Sylwia SZYMAÑSKA Ma³gorzata lubas
|
Now± ga³êzi± in¿ynierii materia³owej jest in¿ynieria biomedyczna.
Kierunek ten pozwala na sformu³owanie nowych wymagañ, które
stawiane s± biomateria³om [1]. W medycynie szerokie zastosowanie
znajduje tytan i jego stopy. Zastosowanie tych materia³ów jest
podparte ich odpowiednimi w³a¶ciwo¶ciami. Tytan i jego stopy
charakteryzuj± siê dobrymi w³a¶ciwo¶ciami mechanicznymi. Do
cennych w³a¶ciwo¶ci tytanu i jego stopów nale¿y dobra odporno¶æ
na korozjê elektrochemiczn±, wytrzyma³o¶æ w³a¶ciwa oraz biozgodno¶æ.
Jednak do ograniczeñ tych biomateria³ów nale¿y ma³a
odporno¶æ tribologiczna, na utlenianie oraz powszechnie wystêpuj±ce
zjawisko metalozy - uwalnianie metalu b±d¼ sk³adników
stopu do ¶rodowiska biologicznego. Ta ostatnia niekorzystna cecha
wspomnianych biomateria³ów mo¿e powodowaæ zapalenia i obrzêki
tkanki ³±cznej, z któr± styka siê implant tytanowy lub te¿ mo¿e
doprowadziæ do odrzutu wszczepu przez organizm ludzki [2].
Powsta³o ju¿ wiele prac, które opisuj± i badaj± w³a¶ciwo¶ci
g³ównie stopów tytanu [1, 3÷6], jednak nadal pracuje siê nad uzyskaniem
jeszcze lepszych w³a¶ciwo¶ci stopów tytanu, a zw³aszcza
czystego tytanu. Wcze¶niej wspomniana ma³a odporno¶æ na utlenianie
powoduje, ¿e na powierzchni tytanu powstaje samoistnie
tlenek tytanu. Rutyl tworzy siê ju¿ w temperaturze pokojowej [5]
i charakteryzuje siê lepsz± odporno¶ci± na korozjê ni¿ tytan [7]. By
uzyskaæ jak najlepsze w³a¶ciwo¶ci tytanu stosuje siê ró¿nego rodzaju
obróbki cieplne oraz ulepszanie warstwy wierzchniej. Przez
stosowanie obróbki hybrydowej uzyskiwane s± warstwy dyfuzyjne
o kontrolowanej mikrostrukturze, sk³adzie chemicznym i fazowym
oraz odpowiedniej topografii [1]. Najpowszechniejszym procesem
jest proces utleniania - anodowanie, obróbka w z³o¿u fluidalnym,
parze wodnej oraz utlenianie iskrowe. Ze wzglêdu na specyfikê metody,
ka¿da z otrzymanych warstw wierzchnich ró¿ni siê morfologi±,
struktur±, a w niektórych przypadkach sk³adem chemicznym.
Wytwarzanie [...]
|
|
|
|
W³a¶ciwo¶ci warstw duplex wytwarzanych w procesie tytanowania pró¿niowego na stali pokrytej stopem niklu
|
|
|
EWA KASPRZYCKA Bogdan Bogdañski Józe f Jasiñski Jerzy Smolik
|
Badania przedstawione w pracy dotycz± nowoczesnej tematyki
in¿ynierii powierzchni, obróbki cieplno-chemicznej realizowanej
w sposób ekologiczny, przez zastosowanie metody pró¿niowej,
wchodz±cej w obszar metod PVD - osadzania par metali, np. tytanu,
na powierzchni stali w procesie tytanowania pró¿niowego.
Dyfuzyjne nasycanie stali pierwiastkami metalicznymi, jak np. tytanem,
stosuje siê w celu zwiêkszania trwa³o¶ci narzêdzi i czê¶ci
maszyn nara¿onych w eksploatacji na zu¿ycie przez tarcie [1÷3].
Odporno¶æ na zu¿ycie przez tarcie wykazuj± warstwy tytanowane
o strukturze wêglikowej wytwarzane na stalach o ¶redniej lub du¿ej
zawarto¶ci wêgla [4, 5]. Warstwy te maj± jednak niedostateczn± odporno¶æ
korozyjn± m.in. w ¶rodowiskach wodnych zawieraj±cych
kwas siarkowy [5÷7]. Polepszenie ich odporno¶ci korozyjnej mo¿na
uzyskaæ dziêki po³±czeniu galwanicznego nanoszenia pow³ok ze
stopów niklu z obróbk± cieplno-chemiczn± [7÷10].
Przedmiotem badañ w pracy, by³a modyfikacja budowy warstw
wêglikowych wytwarzanych w procesach tytanowania pró¿niowego,
przeprowadzana przez elektrolityczne nak³adanie pow³ok ze
stopu niklu z molibdenem na powierzchniê stali narzêdziowej przed
nastêpnym procesem dyfuzyjnego tytanowania. Zamierzeniem tak
prowadzonej obróbki by³o zwiêkszenie odporno¶ci korozyjnej wytwarzanych
warstw przy jednoczesnym zachowaniu ich dobrej odporno¶ci
na zu¿ycie przez tarcie. Zmodyfikowane warstwy duplex
TiC + (Ni-Mo) mo¿na bêdzie zastosowaæ w przemy¶le spo¿ywczym,
chemicznym lub w energetyce. Umo¿liwi to zaoszczêdzenie
drogich i deficytowych stopów tytanu, które bêdzie mo¿na zast±piæ
stalami tytanowanymi metod± pró¿niow±, po uprzednim na³o¿eniu
na ich powierzchniê pow³oki elektrolitycznej ze stopu Ni-Mo.
WYTWARZANIE WAR STW
Wêglikowe warstwy typu TiC wytwarzano w procesach tytanowania
pró¿niowego na próbkach ze stopowej stali narzêdziowej
X165CrV12 (NC10 wed³ug PN). Procesy tytanowania prowadzono
w piecu pró¿niowym w zakresie temper[...]
|
|
|
|
Wp³yw budowy warstwy chromokrzemowanej na w³a¶ciwo¶ci tribologiczne w ¶rodowisku korozji
|
|
|
IWONA BAUER
|
Przemys³ wymaga od konstruktorów i technologów projektowania
czê¶ci maszyn i urz±dzeñ o najwy¿szym stopniu niezawodno¶ci.
Ju¿ w fazie ich projektowania uwzglêdniane powinny byæ takie rozwi±zania
konstrukcyjne oraz takie obróbki cieplne lub cieplno-chemiczne
wyrobów stalowych, które gwarantowa³yby ich trwa³o¶æ
podczas eksploatacji. W celu polepszenia w³a¶ciwo¶ci u¿ytkowych
czê¶ci maszyn s± stosowane ró¿norodne technologie wytwarzania
warstw powierzchniowych [1÷10]. Poszukuje siê tanich metod,
takich jak np. chromokrzemowanie dyfuzyjne, polegaj±ce na równoczesnym,
dyfuzyjnym nasycaniu stali atomami chromu i krzemu,
dla zwiêkszenia odporno¶ci na korozjê i odporno¶ci na zu¿ycie
przez tarcie wyrobów stalowych .
Chromokrzemowanie metod± proszkow± (pack cementation)
mo¿e znale¼æ zastosowanie w przedsiêbiorstwach, w których nak³ady
finansowe na dzia³alno¶æ produkcyjn± s± niewielkie, bowiem
technologia ta nie poch³ania znacz±cych kosztów, a w³a¶ciwo¶ci
u¿ytkowe warstw spe³niaj± oczekiwania odbiorców. Zagadnienia
dotycz±ce odporno¶ci na korozjê oraz odporno¶ci na zu¿ycie
przez tarcie dyfuzyjnych warstw chromokrzemowanych omówiono
szczegó³owo m.in. w pracach [11÷16]. Mniej doniesieñ literaturowych
dotyczy ich w³a¶ciwo¶ci tribokorozyjnych [17].
Przedmiotem badañ w prezentowanej pracy by³y w³a¶ciwo¶ci
tribologiczne warstw chromokrzemowanych na stali C45 w warunkach
oddzia³ywania wód kopalnianych, na które nara¿one s± czê¶ci
maszyn i urz±dzeñ górniczych.
WYTWARZANIE WARSTW
Dyfuzyjne warstwy chromokrzemowane wytwarzano metod±
proszkow± na próbkach ze stali C45. Sk³ad chemiczny tej stali
wed³ug atestu hutniczego podano w tabeli 1. Procesy chromokrzemowania
prowadzono w laboratoryjnym piecu LABOTHERM
LH15/14 w temperaturze 1000°C przez 6 h.
Mieszanina proszkowa do chromokrzemowania zawiera³a: 70%
¿elazochromu z dodatkiem SiC, 29,5% kaolinu oraz 0,5% chlorku
amonu NH4Cl. Próbki ze stali C45 przeznaczone do badañ
umieszczano w uprzednio przy[...]
|
|
|
|
Wp³yw cz±stek SiO2 na wybrane w³a¶ciwo¶ci mechaniczne hartowanej stali
|
|
|
Wojciech Gêstwa ma³gorzata przy³êcka piotr wasilewicz
|
W pracach pojawi³y siê przes³anki wykorzystania nanocz±stek
Al2O3 w o¶rodkach hartowniczych [1]. Autorzy tej pracy, K. Narayan-
Prabhui i Peter Fernades, zajêli siê wykorzystaniem nanocz±stek
Al2O3 w celu poprawy w³a¶ciwo¶ci hartowniczych ró¿nych o¶rodków
ch³odz±cych przez zmniejszenie szybko¶ci ch³odzenia w przemianie
martenzytycznej.
Natomiast w pracy [2] przedstawiono zwi±zki lub materia³y
mo¿liwe do wykorzystania w o¶rodkach ch³odz±cych, którymi
oprócz Al2O3 mog± byæ: CuO, Cu2O, Cu, Au i Ag.
Termin nanomateria³ dotyczy materia³u o strukturze nanokrystalicznej,
którego rozmiar w jednym kierunku nie przekracza 100 nm.
W³a¶ciwo¶ci materia³u obrabianego cieplnie zale¿± od wielko¶ci
ziaren oraz ich rozmieszczenia. Czynnikiem kszta³tuj±cym w³a¶ciwo¶ci
materia³u jest w g³ównej mierze rozmiar cz±stek wchodz±cych
w sk³ad mikrostruktury, co bezpo¶rednio wp³ywa na zachodz±ce
tam zjawiska fizyczne.
Zainteresowanie zwi±zkiem SiO2 zwanym potocznie krzemionk±
wynika z tego, ¿e jest on bezwodnikiem kwasu krzemowego,
jest bezbarwnym i twardym cia³em sta³ym o temperaturze topnienia
1710°C, nierozpuszczalnym w wodzie i kwasach (oprócz
kwasu fluorowodorowego). Krzemionka jest wielofunkcyjnym
materia³em ceramicznym, który jest u¿ywany w ró¿nych bran¿ach
w celu poprawy jako¶ci powierzchni i w³a¶ciwo¶ci mechanicznych.
Stosowana jest jako wype³niacz, dodatek, modyfikator reologiczny
lub dodatek w przetwórstwie wielu rodzajów produktów, takich
jak: farby i pow³oki, tworzywa sztuczne, syntetyczne gumy, kleje,
uszczelniacze lub materia³y izolacyjne.
Dla wiêkszo¶ci zastosowañ krzemionki dobre i jednolite jej
rozproszenie w produktach jest bardzo wa¿ne. W przypadku zastosowania
ich do cieczy, nastêpuje aglomeracja cz±stek, co utrudnia
poszczególnym cz±stkom krzemionki kontakt z ciecz±. Jednak
w przypadku tego typu zwi±zków nale¿y zastosowaæ sonikacjê. Proces
ten polega na wykorzystaniu ultrad¼wiêków, czyli fali d¼wiêkowych
o czêstotliwo¶ci powy¿ej [...]
|
|
|
|
Wp³yw dodatku ceramiki cyrkonowej na biotolerancjê pow³ok hydroksyapatytowych
|
|
|
agata dudek renata w³odarczyk
|
Do¶wiadczenia kliniczne z biomateria³ami metalicznymi wskazuj±,
i¿ poprawa w³asno¶ci fizykochemicznych jest mo¿liwa przez wytworzenie
na ich powierzchni pow³ok bioceramicznych, których
odpowiednia porowato¶æ stwarza mo¿liwo¶æ wrastania w nie tkanki
biologicznej, co w konsekwencji mo¿e prowadziæ do pe³nej regeneracji
ko¶ci. Szerokie zastosowanie warstwy bioceramicznej HAp
w medycynie uzasadniaj± liczne zalety, takie jak: brak po zaimplantowaniu
efektów cytotoksycznych oraz rakotwórczych, wysoka
czysto¶æ chemiczna, dobra adaptacja w organizmie oraz korzystny
sk³ad chemiczny [1÷3]. Implanty o powierzchni pokrytej HAp maj±
jednak i wady. W wyniku obróbki termicznej dochodzi do dekompozycji
hydroksyapatytu i powstania chemicznej niejednorodno¶ci
pow³oki. Zmiany te prowadz± w rezultacie do degradacji pow³oki
w ustroju oraz zmniejszaj± jej biokompatybilno¶æ.
Jedne z aktualnie podejmowanych kierunków badañ koncentruj±
siê na modyfikowaniu pow³ok HAp dodatkiem tlenku cyrkonu
stabilizowanego itrem (YSZ - Ytrrium Stabilized Zirconia). Tlenek
cyrkonu maj±cy dobre w³asno¶ci wytrzyma³o¶ciowe jest wykorzystywany
do wzmocnienia materia³ów kruchych. Badania opisane
miêdzy innymi w pracach [4÷8] dowodz±, ¿e dodatek YSZ poprawia
w³asno¶ci wytrzyma³o¶ciowe warstwy HAp oraz po³±czenia
pod³o¿e-pow³oka. Ponadto dodatek zmodyfikowanej ceramiki
tlenkowej redukuje ilo¶æ powstaj±cego w pow³oce, kruchego tlenku
wapnia CaO oraz stabilizuje fazê HAp.
Przedmiotem badañ prezentowanych w pracy jest wp³yw dodatku
ceramiki cyrkonowej na odporno¶æ korozyjn± oraz zwil¿alno¶æ
pow³ok bioceramicznych.
Materia³ i metodyka badañ
Do wykonania pow³ok metod± natryskiwania plazmowego wykorzystano
dostêpne komercyjnie nastêpuj±ce proszki:
-- hydroksyapatyt Ca10(PO4)6(OH)2 charakteryzuj±cy siê wysokim
stopniem czysto¶ci (powy¿ej 99% mas.: Pb - 0,8 ppm,
As < 1,0 ppm, Cd < 0,1 ppm, Hg < 0,1 ppm) oraz stosunkiem
molowym Ca/P = 1,67,
oraz dwa rodzaje tlenków cyrkonu modyfik[...]
|
|
|
|
Wp³yw dyfuzyjnych, wielosk³adnikowych warstw na bazie tytanu wytwarzanych metod± hybrydow± na odporno¶æ na korozjê i zu¿ycie przez tarcie stopu magnezu AZ91D
|
|
|
MICHA£ TACIKOWSKI JACEK RUDNICKI JERZY SMOLIK MONIKA BANASZEK TADEUSZ WIERZCHOÑ
|
Ze wzglêdu na bardzo korzystne w³asno¶ci, a zw³aszcza ma³± gêsto¶æ,
du¿± wytrzyma³o¶æ w³a¶ciw±, skuteczne ekranowanie pól
elektromagnetycznych, stopy magnezu stanowi± bardzo atrakcyjny
materia³ konstrukcyjny i funkcjonalny. Barier± dla ich dalszej, szerokiej
ekspansji s± w przypadku wielu zastosowañ s³abe w³asno¶ci
u¿ytkowe w zakresie twardo¶ci, odporno¶ci na korozjê i zu¿ycie
przez tarcie. Opracowanie nowych, skutecznych rozwi±zañ in¿ynierii
powierzchni otworzy³oby drogê do pokonania tych ograniczeñ
i wykorzystania stopów magnezu w nowych jako¶ciowo obszarach
zastosowañ, tj. w wyrobach eksploatowanych w warunkach
du¿ych nara¿eñ na korozjê, zu¿ycia przez tarcie i powierzchniowe
uszkodzenia mechaniczne. Perspektywicznym kierunkiem wydaje
siê wytwarzanie na stopach magnezu powierzchniowych warstw
azotków, które z natury charakteryzuj± siê du¿± twardo¶ci±, odporno¶ci±
na zu¿ycie przez tarcie i korozjê. Pow³oki azotków od przesz³o
dekady wytwarzane na stopach magnezu metodami PVD, magnetronowo
lub ³ukowo, zwiêkszaj± w du¿ym stopniu odporno¶æ
na zu¿ycie przez tarcie [1÷4]. Ich wad± pozostaje jednak adhezyjny
charakter po³±czenia z pod³o¿em i skokowa zmiana w³a¶ciwo¶ci
pomiêdzy tward± warstw± a miêkkim stopem magnezu, ograniczaj±ce
dopuszczalne naciski na powierzchniê [2, 5, 6]. Jednocze¶nie
pow³oki te, ze wzglêdu na niezadowalaj±c± szczelno¶æ, nie stanowi±
skutecznej ochrony obrabianego pod³o¿a przed korozj± [6÷9].
Odnotowane w ostatnim okresie prace zmierzaj±ce ku rozwi±zaniu
tego problemu id± w kierunku wytwarzania z³o¿onych wielowarstwowych
pow³ok kompozytowych tlenkowo-azotkowych [10],
b±d¼ te¿ zmiany w³a¶ciwo¶ci korozyjnych pow³ok azotków w procesie
ich domieszkowania [11]. Perspektywiczn± alternatyw± dla
pow³ok azotków osadzanych na stopach magnezu metodami PVD
wydaje siê wytwarzanie na nich kompozytowych, dyfuzyjnych
warstw powierzchniowych azotków, wzglêdnie tlenoazotków [5,
6]. Warstwy takie mo¿na wytworzyæ metod± hybrydo[...]
|
|
|
|
Wp³yw geometrii i gatunku p³ytek skrawaj±cych na strukturê geometryczn± toczonych pow³ok stopowych
|
|
|
TOMASZ DYL ROBERT STAROSTA
|
Pow³oki stopowe wykorzystywane s± w przemy¶le metalurgicznym,
maszynowym, motoryzacyjnym i okrêtowym. Stosowanie
pow³ok mo¿e wp³yn±æ na poprawê w³a¶ciwo¶ci eksploatacyjnych
warstwy powierzchniowej (w³a¶ciwo¶ci wytrzyma³o¶ciowe, tribologiczne,
antykorozyjne i dekoracyjne). Natryskiwanie p³omieniowe
ma szerokie zastosowanie do nak³adania pow³ok w procesie
technologicznym wytwarzania i regeneracji elementów czê¶ci
maszyn (czopy wa³ów napêdowych i korbowych, powierzchnie
¶lizgowe ³o¿a tokarki, gniazda zaworowe i cylindry silników spalinowych,
¶ruby napêdowe okrêtowe i krawêdzie robocze podajnika
¶limakowego i inne) oraz narzêdzi do obróbki plastycznej (walce
hutnicze, matryce ku¼nicze, t³oczyska) [1, 2].
Pow³oki otrzymane za pomoc± natryskiwania p³omieniowego
maj± du¿± chropowato¶æ powierzchni. Dlatego pow³oki te musz±
byæ poddane mechanicznej obróbce wykañczaj±cej. Najczê¶ciej
stosuje siê obróbkê skrawaniem (np. toczenie, szlifowanie). Pow³oki
natryskiwane p³omieniowo nak³adane s± z uwzglêdnieniem naddatku
na obróbkê wykañczaj±c±. Obróbka wykañczaj±ca powinna
zapewniæ nie tylko odpowiedni± grubo¶æ pow³ok zwi±zan± z wymiarem
nominalnym przedmiotu, ale równie¿ uzyskanie wymaganej
chropowato¶ci i falisto¶ci powierzchni [3].
Obróbka skrawaniem stosowana jest w przypadku pow³ok natryskiwanych
p³omieniowo o grubo¶ci przekraczaj±cej 1 mm. Podczas
obróbki skrawaniem mog± zwiêkszaæ siê naprê¿enia w³asne
spowodowane odkszta³ceniami plastycznymi w trakcie toczenia.
W konsekwencji zjawisko to mo¿e powodowaæ utratê kohezji
i przyczepno¶ci do pod³o¿a pow³ok o mniejszej grubo¶ci [4]. Dobieraj±c
parametry obróbki skrawaniem pow³ok (posuw, g³êboko¶æ,
prêdko¶æ skrawania), nale¿y pamiêtaæ, ¿e narzêdzie nie zawsze
przecina natryskiwane cz±stki, ale mo¿e powodowaæ ich wyrwanie
z powierzchni. Zjawisko to wystêpuje przede wszystkim w pow³okach
o znacznej porowato¶ci. Dlatego zalecane jest przez firmê
Castolin-Eutectic stosowanie okre¶lonych parametró[...]
|
|
|
|
Wp³yw modyfikacji powierzchni nape³niaczy mineralnych na w³a¶ciwo¶ci kompozytów silikonowych
|
|
|
Rafa³ anyszka Dariusz m. bieliñski ot mar dobrowolski
|
Materia³y na bazie kauczuku silikonowego w wielu aspektach przewy¿szaj±
w³a¶ciwo¶ciami analogiczne kompozyty na bazie elastomerów
wêglowodorowych. Dobra stabilno¶æ termiczna, bardzo
dobra odporno¶æ chemiczna, niska temperatura zeszklenia, obojêtno¶æ
fizjologiczna oraz szereg innych specyficznych w³a¶ciwo¶ci
sprawiaj±, i¿ polisiloksany s± polimerami trudnymi do zast±pienia
w wielu dziedzinach techniki [1].
G³ówn± wad± kauczuków silikonowych pozostaje, poza s³ab±
kondycj± mechaniczn±, ich wysoka cena. Obydwa te problemy najczê¶ciej
próbuje siê rozwi±zaæ przez dodatek nape³niaczy, przede
wszystkim w postaci wzmacniaj±cej krzemionki pirogenicznej.
Wprowadzenie do matrycy kauczuku znacznej ilo¶ci fazy ceramicznej
nie jest jednak spraw± prost±. W ostatnich latach na rynku
pojawi³o siê wiele alternatywnych w stosunku do krzemionki
nape³niaczy mineralnych, poddanych wstêpnej modyfikacji powierzchniowej,
których dodatek znacznie poprawia szereg w³a¶ciwo¶ci
u¿ytkowych kompozytów polimerowych [2÷4]. Przez modyfikacjê
powierzchni cz±stek nape³niaczy zwi±zkami o budowie
zbli¿onej do makrocz±steczek kauczuku osi±ga siê lepsz± kompatybilno¶æ
miêdzyfazow±, co prowadzi do poprawy stopnia dyspersji
i dystrybucji nape³niacza w matrycy w porównaniu z proszkami nie
poddanymi obróbce powierzchniowej.
W pracy podjêto próbê wyja¶nienia wp³ywu modyfikacji powierzchni
cz±stek wybranych nape³niaczy mineralnych na morfologiê
oraz w³a¶ciwo¶ci mechaniczne silnie nape³nionych kompozytów
na bazie kauczuku silikonowego.
Materia³y do badañ
Matrycê elastomerow± stanowi³ kauczuk metylowinylosilikonowy
POLIMER MV-0,07 (o zawarto¶ci grup winylowych ok. 0,07%
molowych) produkcji Zak³adów Chemicznych "Silikony Polskie"
Sp. z o.o. w Nowej Sarzynie. Kompozyt referencyjny (REF) zosta³
nape³niony krzemionk± str±ceniow± ARSIL produkcji Zak³adów
Chemicznych "Rudniki" S.A. Do pozosta³ych badanych materia³ów
wprowadzono dodatkowo jeden z nastêpuj±cych nape³niaczy
minera[...]
|
|
|
|
Wp³yw nanokrzemionki na w³asno¶ci ochronnych pow³ok kompozytowych stosowanych w podwy¿szonej temperaturze
|
|
|
Iwona Przerada Anna Zawada Marek Danielewski Ryszard Gajerski
|
W przemy¶le farb i lakierów coraz czê¶ciej wykorzystuje siê nanomateria³y
i nanotechnologie [1÷4]. W ten sposób mo¿na uzyskaæ
poprawê w³a¶ciwo¶ci ochronnych, jak równie¿ mechanicznych pow³ok
malarskich. Nanomateria³ami stosowanymi w farbach s± najczê¶ciej
krzemionki, krzemiany, tlenki tytanu, siarczan baru, tlenki
glinu lub cyrkonu. Mo¿na je stosowaæ w ró¿nego rodzaju spoiwach
odpornych na podwy¿szon± temperaturê zarówno wodnych, jak
i rozpuszczalnikowych: akrylowych, poliuretanowych, epoksydowych.
Dobre zdyspergowanie nanocz±stek w spoiwie jest utrudnione
ze wzglêdu na ich silnie rozwiniêt± powierzchniê i w³a¶ciwo¶ci
hydrofilowe, a wiêc tendencjê do tworzenia aglomeratów. Proces
ten wymaga du¿ego nak³adu energii koniecznej do rozbicia aglomeratów
i uzyskania kompatybilno¶ci zdyspergowanych cz±stek ze
sk³adnikami pow³oki. Wprowadzenie nanocz±stek do wyrobu lakierniczego
u³atwia chemiczna obróbka ich powierzchni. Mo¿na j±
modyfikowaæ przez zastosowanie obróbki adsorpcyjnej za pomoc±
powierzchniowo czynnych substancji pomocniczych, dostêpnych
na rynku albo uzyskiwanych przez str±cenie oraz immobilizacjê
polimerów w wyniku ich usieciowania na powierzchni cz±stek.
materia³ i metodyka badañ
Celem pracy by³a ocena wp³ywu dodatku nanokrzemionki na w³asno¶ci
hybrydowej pow³oki kompozytowej HybridMDP, wykorzystywanej
jako zabezpieczenie powierzchni stali przed korozj±
p³omieniow± w zakresie temperatury do 500°C [5, 6]. Farba HybridMDP
jest z³o¿ona z fosforanowo-chromianowego spoiwa nieorganicznego
oraz pigmentu glinowego. Spoiwo to wykazuje doskona³e
w³a¶ciwo¶ci w odniesieniu do takich parametrów, jak: odporno¶æ
na utlenianie do 750°C, przyczepno¶æ do pod³o¿y stalowych,
powi±zan± z jednoczesnym stab[...]
|
|
|
|
Wp³yw obróbki ubytkowej na wytrzyma³o¶æ zmêczeniow± stykow± kó³ zêbatych ze stali 17CrNi6-6 poddanych nawêglaniu pró¿niowemu ze wstêpnym azotowaniem
|
|
|
Jacek Sawicki Konrad Dybowski Robert Pietrasik Piotr Kula
|
Nawêglanie to nadal podstawowy sposób obróbki powierzchniowej
kó³ zêbatych pozwalaj±cy podnie¶æ w³asno¶ci mechaniczne technologicznej
warstwy wierzchniej tych detali stosowanych w ró¿nych
ga³êziach przemys³u. Najnowocze¶niejsz± odmian± tego procesu
jest nawêglanie prowadzone pod obni¿onym ci¶nieniem atmosfery
obróbczej, tzw. nawêglanie pró¿niowe [1÷4]. Technologia nawêglania
pró¿niowego wypiera obecnie z przemys³u starsze odmiany
nawêglania gazowego endotermicznego, szeroko stosowane dotychczas,
g³ównie ze wzglêdu na du¿± wydajno¶æ. Niskoci¶nieniowa
odmiana przewy¿sza endotermiczn± pod wzglêdem wydajno¶ci,
a ponadto cechuje siê szeregiem zalet w stosunku do konwencjonalnych
metod nawêglania, takich jak: brak utleniania wewnêtrznego,
równomierno¶æ uzyskiwanych warstw (nawet w nieprzelotowych
otworach), precyzja projektowania i sterowania procesem, dziêki
mo¿liwo¶ci zastosowania symulacji komputerowej procesu, "czysto¶æ"
powierzchni po obróbce oraz energooszczêdno¶æ i proekologiczno¶æ
[4]. Ze wzglêdu na ograniczenia konstrukcyjne pieców
wykorzystywanych w nawêglaniu konwencjonalnym, temperatura
tego procesu praktycznie nie przekracza 930°C, podczas gdy w nawêglaniu
pró¿niowym, stosuje siê temperaturê nawet o 100÷120°C
wy¿sz±. Podwy¿szenie temperatury procesu nawêglania z 920°C
do 1000°C skraca czas nawêglania o oko³o 70%, co poci±ga za
sob± wymierny efekt ekonomiczny [2, 3]. Jednak jest to zwi±zane
z niebezpieczeñstwem rozrostu ziarna, a tym samym obni¿eniem
w³asno¶ci wytrzyma³o¶ciowych warstwy wierzchniej tak utwardzanego
ko³a zêbatego. Aby temu przeciwdzia³aæ opracowano
w Instytucie In¿ynierii Materia³owej Politechniki £ódzkiej odmianê
technologii nawêglania pró¿niowego wspomaganego azotowaniem.
Technologia ta polega na podawaniu amoniaku we wstêpnej
fazie procesu - w etapie nagrzewania do nawêglania. Dziêki temu
uzyskane warstwy nawêglone w wy¿szej ni¿ tradycyjnie stosowana
temperaturze nie wykazuj± cech rozrostu ziarna, pon[...]
|
|
|
|
Wp³yw parametrów obróbki strumieniowo-¶ciernej na liczbê cz±stek ¶cierniwa wbitych w powierzchniê stopu niklowo-chromowego
|
|
|
Katarzyna Banaszek Krzyszto f Pietnicki Leszek klimek
|
Omawiaj±c procesy technologiczne stosowane w pracowniach
techników dentystycznych, nale¿y wspomnieæ o ciêciu, frezowaniu,
szlifowaniu, polerowaniu, czy obróbce strumieniowo-¶ciernej
zwanej zwyczajowo piaskowaniem. S± to dosyæ nieskomplikowane,
powszechnie stosowane procesy, ale na wyj±tkow± uwagê
zas³uguje obróbka strumieniowo-¶cierna jako technologia s³u¿±ca
do przygotowania powierzchni stopu dentystycznego do na³o¿enia
i wypalenia ceramiki dentystycznej.
Technologie przygotowuj±ce powierzchniê stopu przed procesem
na³o¿enia porcelany maj± na celu przede wszystkim umo¿liwienie
powstania trwa³ego po³±czenia porcelana-metal. W celu
wzmocnienia tego po³±czenia istotne s± m.in. usuniêcie s³abo powi±zanych
nawisów, delikatnych struktur p³aszczyznowych i innych
powsta³ych w procesach frezowania czy szlifowania materia³u,
odpowiednia chropowato¶æ, która umo¿liwia wytworzenie
mechanicznych zaczepów (nierówno¶ci), co pozwala na wp³ywanie
w nie ceramiki podczas nak³adania na podbudowê. Istotnym parametrem
jest rozwiniêcie powierzchni zwiêkszaj±ce mo¿liwe pole
po³±czenia. Wa¿na wydaje siê byæ równie¿ jednorodno¶æ struktury
powierzchni, która mo¿e mieæ znaczenie dla wytworzenia trwalszego
po³±czenia [1, 2].
Stosuj±c obróbkê strumieniowo-¶ciern±, nale¿y pamiêtaæ, ¿e
w strukturê metalu zostaj± wbite cz±stki ¶cierniwa, których udzia³
mo¿e przekraczaæ 25% obrabianej powierzchni [4]. Ziarna materia³u
¶ciernego jakim jest Al2O3 zostaj± trwale po³±czone z metalem, co
mo¿e mieæ okre¶lone konsekwencje: tego rodzaju zanieczyszczenie
powierzchni zmienia jej topografiê, tworz±c nieci±g³o¶æ struktury.
Mog± równie¿ wp³ywaæ negatywnie na odporno¶æ korozyjn± stopu,
a wiêc ich wp³yw jest niekorzystny [5]. Z kolei ze wzglêdu na
po³±czenie ceramika-stop technologia preparacji powierzchni przez
piaskowanie jest niezbêdna. Wprowadzone w strukturê metalu
cz±stki mog± powodowaæ niekorzystne zjawisko powstawania pêkniêæ
w porcelanie. S± to defekty odpowiedzia[...]
|
|
|
|
Wp³yw parametrów procesu CVD na mikrostrukturê i kinetykê wzrostu dyfuzyjnych warstw aluminidkowych wytworzonych na pod³o¿u niklowym
|
|
|
Maciej Pytel Jan Sieniawski Ryszard Filip Ma³gorzata Zieliñska
|
Stopy na osnowie uporz±dkowanych faz miêdzymetalicznych, tzw.
intermetale (ang. intermetallics), np. z uk³adu Ni-Al, stanowi± bardzo
atrakcyjny materia³ do zastosowañ konstrukcyjnych na elementy
silników lotniczych. Stopy te charakteryzuj± takie w³a¶ciwo¶ci,
jak wysoka temperatura topnienia 1640°C (przy stechiometrycznej
zawarto¶ci 50% at. Al), ma³a gêsto¶æ 5,9 g/cm3, znakomita odporno¶æ
na utlenianie wysokotemperaturowe (w odró¿nieniu od innych
aluminidków), dobre w³a¶ciwo¶ci mechaniczne, w tym du¿a
wytrzyma³o¶æ w³a¶ciwa [1, 2]. Na du¿± ¿aroodporno¶æ wp³ywa
niezwyk³a ³atwo¶æ powstawania ochronnej warstwy Al2O3, której
wzrost zabezpiecza materia³ pod³o¿a przed utlenianiem [1, 2]. Ze
wzglêdu na te w³a¶ciwo¶ci aluminidki maj± zastosowanie na materia³y
pow³okowe elementów pracuj±cych w wysokiej temperaturze
[1÷6].
W przemy¶le lotniczym szerokie zastosowanie maj± pow³oki
ochronne, które opracowano ze wzglêdu na niezadowalaj±c± odporno¶æ
na korozjê materia³ów konstrukcyjnych [3]. Pokrycia te, o dobrych
w³a¶ciwo¶ciach ¿aroodpornych, s± wytwarzane w procesach
m.in. chemicznego (CVD) lub fizycznego (PVD) osadzania z fazy
gazowej. Metoda CVD polega na przeprowadzeniu aluminium ze
stanu sta³ego (np. mieszanina granul aluminium lub proszków aluminium
i Al2O3 - w ró¿nych proporcjach) w jego aktywne zwi±zki
(prekursory), tj. halogenki AlCl3 do fazy gazowej, która powstaje
w generatorze zewnêtrznym, przetransportowanie do retorty i osadzenie
ich w wysokiej temperaturze pod obni¿onym ci¶nieniem
(LPCVD) lub atmosferycznym (APCVD) na materiale pod³o¿a,
którym mo¿e byæ nadstop na bazie niklu.
Reakcje przeprowadzania sta³ego aluminium do fazy gazowej
w generatorze zewnêtrznym mo¿na przedstawiæ za pomoc± nastêpuj±cych
reakcji:
Al(S) + 3HCl(g)↔ AlCl3(g) + 3/2H2(g) (1)
Al(S) + 2HCl(g) ↔ AlCl2(g) + H2(g) (2)
Al(S) + HCl(g) ↔ AlCl(g) + 1/2H2(g) (3)
gdzie: s - stan sta³y, g - stan gazowy.
W procesie niskoaktywnym halogenki alumin[...]
|
|
|
|
Wp³yw procesu fosforanowania na w³a¶ciwo¶ci warstw azotowanych jarzeniowo na stali WCL
|
|
|
Krzyszto f Kulikowski Agnieszka Brojanowska Tomasz Truszkowski Tadeusz Wierzchoñ
|
Technologia azotowania jarzeniowego jest szeroko stosowana
w przemy¶le jako skuteczna, ekologiczna i ekonomicznie uzasadniona
metoda kszta³towania w³a¶ciwo¶ci u¿ytkowych czê¶ci
maszyn i narzêdzi. Konkurencyjno¶æ ekonomiczna w porównaniu
z klasycznymi technologiami obróbek cieplno-chemicznych wynika
m.in. z ma³ego zu¿ycia energii elektrycznej, gazów reakcyjnych,
a tak¿e z obni¿enia kosztów pracoch³onnych obróbek wykañczaj±cych
po procesie, tj. zachowania tolerancji wymiarowej obrabianych
detali i pe³nej kontroli stanu chropowato¶ci powierzchni. Ze
wzglêdu na mo¿liwo¶æ precyzyjnego regulowania struktury i sk³adu
fazowego wytwarzanych warstw azotowanych na stalach, tytanie
i jego stopach, stopach niklu, jest to proces perspektywiczny tak¿e
w rozwijanych w ostatnim okresie tzw. technologiach hybrydowych,
³±cz±cych ró¿ne obróbki powierzchniowe, gwarantuj±cych
oczekiwane przez nowoczesny przemys³ w³a¶ciwo¶ci u¿ytkowe
obrabianych materia³ów, m.in. du¿± odporno¶æ na zu¿ycie przez
tarcie, odporno¶æ na du¿e obci±¿enia mechaniczne, wytrzyma³o¶æ
zmêczeniow±, odporno¶æ na korozjê, czy te¿ ma³y wspó³czynnik
tarcia. Proces azotowania jarzeniowego mo¿e byæ ³±czony m.in.
z metodami PVD, natryskiwaniem cieplnym, metodami chemicznego
i elektrochemicznego wytwarzania pow³ok, zapewniaj±c zwiêkszenie
trwa³o¶ci i niezawodno¶ci obrabianych wyrobów [1÷5].
Po³±czenie procesów azotowania jarzeniowego z metod± fosforanowania
chemicznego umo¿liwia wytworzenie dyfuzyjnych
warstw powierzchniowych o w³a¶ciwo¶ciach wzajemnie uzupe³niaj±cych
siê, takich, jak: dobra odporno¶æ korozyjna warstw fosforanów
cynku, szczególnie dodatkowo po ich nasyceniu inhibitorami
korozji, ma³y wspó³czynnik tarcia fosforanów [5÷8] z dobr± odporno¶ci±
na zu¿ycie przez tarcie warstw azotowanych, ich wytrzyma³o¶ci±
zmêczeniow±, odporno¶ci± na odkszta³cenia plastyczne
i twardo¶ci±. W³a¶ciwo¶ci te zale¿± m.in. od sk³adu fazowego wytworzonych
warstw azotowanych oraz struktury i grubo¶c[...]
|
|
|
|
Wp³yw przygotowania powierzchni na wytrzyma³o¶æ po³±czenia metal-kompozyt w laminatach FML
|
|
|
Jaros³aw Bienia¶ Barbara surowska
|
Przemys³ lotniczy szeroko wykorzystuje materia³y o ma³ym ciê¿arze
w³a¶ciwym na podstawowe elementy konstrukcji samolotów,
przede wszystkim na poszycia kad³ubów oraz ³opaty ¶mig³owców.
W lekkich samolotach: awionetkach, szybowcach, ¶mig³owcach
stosowane s± laminaty i kompozyty w³ókniste o osnowie polimerowej.
W ciê¿szych i wiêkszych jednostkach zaczêto stosowaæ
laminaty metalowo-w³ókniste (FML - Fibre Metal Laminates).
Podstawowym laminatem FML jest materia³ typu GLARE z³o¿ony
z cienkich blach ze stopu aluminium i kompozytu szklano-epoksydowego
[1, 2]. Wed³ug twórców tego materia³u metalowe blachy
do FML mo¿na przygotowywaæ w sposób standardowy, stosowany
do wyrobów lotniczych [2÷6]. W laminatach typu GLARE typowa
wstêpna obróbka blach aluminiowych to: odt³uszczanie alkaliczne,
trawienie roztworem kwasów chromowego i siarkowego, anodowanie
w roztworze kwasu chromowego i gruntowanie farb± epoksydow±
zawieraj±c± inhibitor korozji [7, 8]. Ponadto proponowane
s± inne obróbki wstêpne, takie jak: trawienie w roztworze kwasu
ortofosforowego [1], obróbka plazm± lub ablacja laserowa [9, 10],
czyszczenie ultrad¼wiêkowe.
Wytwarzanie laminatów FML opiera siê na technologii prepregowej
z zastosowaniem autoklawu do procesu polimeryzacji preimpregnatu
(prepregu) [5, 11]. Stosowane parametry procesu utwardzania
laminatu musz± byæ dostosowane do gatunku prepregu, ale
z równoczesnym uzyskaniem po³±czenia z warstwami metalowymi.
Prowadzone s± równie¿ badania nad wytwarzaniem laminatów
FML z zastosowaniem tworzyw termoplastycznych technologi±
bezautoklawow± [12, 13].
W artykule przedstawiono wyniki badañ wytrzyma³o¶ci na ¶cinanie
laminatów do¶wiadczalnych, jako jedn± z metod oceny skuteczno¶ci
przygotowania powierzchni blach metalowych do po³±czenia
z kompozytami termoutwardzalnymi.
Materia³ badawczy
Badaniom poddano z³±cza zak³adkowe blacha metalowa-kompozyt
w³óknisty-blacha. Szeroko¶æ próbe[...]
|
|
|
|
Wp³yw sk³adu chemicznego i struktury na zu¿ycie ¶cierne w lu¼nym ¶cierniwie odlewniczych stopów na osnowie fazy miêdzymetalicznej Ni3Al
|
|
|
Dariusz Zasada Zbigniew ZARAÑSKI SYLWIA GO£ÊBIEWSKA
|
Zu¿ywanie ¶cierne w lu¼nym ¶cierniwie jest rodzajem zu¿ycia
tribologicznego. Tego typu zu¿ycie ¶cierne powstaje, gdy ubytek
materia³u w warstwie wierzchniej jest spowodowany mikroskrawaniem,
rysowaniem lub bruzdowaniem. Jest to proces niszczenia
powierzchni elementów ró¿nego rodzaju maszyn lub urz±dzeñ, gdy
w obszarach tarcia wspó³pracuj±cych elementów znajduj± siê lu¼ne
lub utwierdzone cz±stki ¶cierniwa albo wystaj±ce nierówno¶ci
twardszego materia³u, które spe³niaj± rolê utwierdzonych mikroostrzy.
Lu¼ne cz±stki ¶cierniwa mog± byæ umiejscowione na powierzchni
materia³u lub pomiêdzy dwoma powierzchniami [1].
Opisywany proces ma miejsce przede wszystkim podczas kruszenia,
mielenia, kopania, przesypywania, przesiewania oraz przemieszczania
i transportu materia³ów ziarnistych [2, 3]. ¦cieranie
w lu¼nym ¶cierniwie jest stosowane w operacji mielenia przede
wszystkim do zamierzonego usuwania materia³u. Ponadto w takich
aplikacjach motoryzacyjnych, jak amortyzatory, ko³a zêbate, t³oki,
cylindry, zu¿ycie ¶cierne jest bardzo istotnym zjawiskiem powoduj±cym
szereg awarii eksploatacyjnych [1, 2].
Zu¿ycie materia³ów konstrukcyjnych poddanych oddzia³ywaniu
lu¼nych cz±stek sta³ych zachodzi w wyniku wystêpowania tarcia.
Podczas zu¿ycia w lu¼nym ¶cierniwie wystêpuje tarcie toczne i tarcie
¶lizgowe [2, 3].
Wiele cech materia³owych okre¶lanych jest jako kszta³tuj±ce odporno¶æ
na zu¿ycie ¶cierne tworzyw konstrukcyjnych. Do tych w³a¶ciwo¶ci
zalicza siê twardo¶æ, modu³ sprê¿ysto¶ci, granicê plastyczno¶ci,
temperaturê topnienia, strukturê krystaliczn±, mikrostrukturê
oraz sk³ad chemiczny [4].
Eksperymentalnie i teoretycznie wykazano, ¿e twardo¶æ materia³u
ma wp³yw na odporno¶æ na zu¿ycie ¶cierne. Du¿y udzia³
w tych opracowaniach ma Chruscov, który przedstawi³ odwrotn±
zale¿no¶æ miêdzy twardo¶ci± i stopniem zu¿ycia ¶ciernego dla
czystych materia³ów w stanie wy¿arzonym. Testowa³ on tak¿e stal
o zró¿nicowanej twardo¶ci [5].
Wiadomo, ¿e powierzchnia[...]
|
|
|
|
Wp³yw sk³adu chemicznego k±pieli do cynkowania zanurzeniowego na strukturê i w³a¶ciwo¶ci pow³oki
|
|
|
Henryk Kania Piotr LIBERSKI
|
Cynkowanie zanurzeniowe jest jedn± z najbardziej efektywnych
metod ochrony stali przed korozj±. Pozwala na uzyskanie pow³ok
o dobrej jako¶ci, zapewniaj±cych d³ugotrwa³± ochronê przy stosunkowo
niskich nak³adach. Koszt wytworzenia pow³oki jest zale¿ny
od ilo¶ci zu¿ytego cynku na jednostkê cynkynkowanych wyrobów.
Zu¿ycie cynku zale¿y nie tylko od grubo¶ci pow³oki ale równie¿ od
strat wynikaj±cych ze specyfiki technologii, tj. powstawania twardego
cynku i popio³ów cynkowniczych, utleniania powierzchni k±pieli,
powstawania nacieków zakrzep³ego cynku. Przy racjonalnym
prowadzeniu procesu technologicznego jest mo¿liwe zmniejszenie
zu¿ycia cynku i ograniczenie jego strat.
Najwa¿niejszym czynnikiem determinuj±cym zu¿ycie cynku
jest sk³ad chemiczny k±pieli cynkowej. Obecno¶æ dodatków stopowych
silnie oddzia³uje na morfologiê, kinetykê wzrostu oraz strukturê
pow³oki, a tak¿e na w³a¶ciwo¶ci samej k±pieli. D³ugoletnie
badania naukowe pozwoli³y na okre¶lenie wp³ywu wielu pierwiastków
wprowadzanych pojedynczo lub bardziej z³o¿onych konfiguracjach.
Wiele z tych rozwi±zañ zosta³o wykorzystane w praktyce
przemys³owej. Do¶wiadczenia pozwalaj± jednak twierdziæ, ¿e nie
mo¿na obecnie wskazaæ najlepszego, uniwersalnego sk³adu chemicznego
k±pieli.
Dobieraj±c sk³ad chemiczny k±pieli nale¿y kierowaæ siê indywidualnymi
potrzebami wynikaj±cymi ze specyfiki cynkowanego
asortymentu. G³ównymi kryteriami doboru dodatków stopowych
do k±pieli s±:
-- sk³ad chemiczny stali,
-- generowanie strat cynku podczas procesu,
-- kszta³t, stopieñ skomplikowania i rozmiary wyrobu,
-- przeznaczenie i zastosowanie wyrobu,
-- niebezpieczeñstwo pêkania wyrobu w ciek³ym cynku (LMAC),
-- odporno¶æ korozyjna pow³oki.
Ilo¶æ cynku w pow³oce wynika z reaktywno¶ci stali w ciek³ym
cynku oraz zdolno¶ci sp³ywania cynku z powierzchni wyrobu podczas
wyci±gania z k±pieli. W wielu przypadkach, szczególnie przy
cynkowaniu stali o zawarto¶ci krzemu w zakresie Sandelina oraz
stali wysoko[...]
|
|
|
|
Wp³yw stanu wyj¶ciowego powierzchni na formowanie warstwy azotowanej stali austenitycznej
|
|
|
Jolanta baranowska pawe³ kochmañski Jaros³aw Bielawski kazimierz szczeciñski mieczys³aw wysiecki
|
Stal austenityczna jest materia³em szeroko stosowanym w technice
ze wzglêdu na bardzo dobre w³a¶ciwo¶ci korozyjne. Jej stosunkowo
niskie w³a¶ciwo¶ci mechaniczne spowodowa³y, ¿e zainteresowano
siê zastosowaniem obróbki powierzchniowej w celu zwiêkszenia
jej twardo¶ci i odporno¶ci na zu¿ycie tribologiczne.
Niskotemperaturowe azotowanie jest obróbk± o najwiêkszych
mo¿liwo¶ciach aplikacyjnych. W procesie azotowania stali austenitycznej
poni¿ej 500°C formuje siê warstwa zbudowana z tak zwanej
fazy S. Charakteryzuje j± du¿a twardo¶æ i dobra, porównywalna
z austenitem, odporno¶æ korozyjna [1, 2].
Podstawowym problemem materia³owym zwi±zanym z otrzymywaniem
warstw zbudowanych z fazy S jest metastabilno¶æ tej
fazy - po krótszym lub d³u¿szym czasie wygrzewania nastêpuje jej
rozpad z wydzieleniem azotków chromu i/lub ¿elaza, co wp³ywa
negatywnie na odporno¶æ korozyjn± materia³u [1, 2]. Do podstawowych
czynników decyduj±cych o budowie fazowej powstaj±cej
warstwy nale¿y temperatura i czas obróbki. W wiêkszo¶ci prezentowanych
prac stwierdzono, ¿e d³ugotrwa³e wygrzewanie prowadzi
do rozpadu fazy S na azotek CrN i ferryt [3÷5]. Oprócz azotku
CrN identyfikowano równie¿ azotek Cr2N. Wed³ug Christiansena
i wsp. [6] mechanizm rozpadu fazy S zale¿y tak¿e od sk³adu chemicznego
stali austenitycznej, wp³ywaj±cego na zakres stabilno¶ci
termodynamicznej austenitu [6]. Z badañ w³asnych wynika, ¿e poza
wcze¶niej wymienionymi czynnikami, o budowie fazowej warstw
azotowanych mo¿e decydowaæ rodzaj gazu stosowanego do rozpylania
podczas oczyszczania powierzchni z tlenków chromu oraz
sk³ad atmosfery obróbczej [2, 7].
Badania w³asne wykaza³y, ¿e zastosowanie azotu jako gazu rozpylaj±cego
sprzyja tworzeniu azotków ju¿ na etapie rozpylania. Ich
obecno¶æ determinuje pó¼niejszy wzrost warstwy azotowanej, prowadz±c
do zwiêkszonego udzia³u azotków [2]. Wzrost zawarto¶ci
azotu w atmosferze obróbczej wp³ywa tak¿e na intensyfikacjê wydzielenia
azotków chromu w warstw[...]
|
|
|
|
Wp³yw stê¿enia dodatku przeciwzatarciowego do oleju na tribologiczn± destrukcjê skojarzeñ z pow³ok± WC/C
|
|
|
Remigiusz Michalczewski MICHA£ MICHALAK Witold Piekoszewski Marian Szczerek
|
Wspó³cze¶nie wytwarzane wysokoobci±¿one pary kinematyczne
wykonywane g³ównie ze stali s± nara¿one, oprócz zu¿ywania ¶ciernego,
na zacieranie oraz na powierzchniowe zu¿ycie zmêczeniowe
- pitting, które mog± doprowadziæ do awarii urz±dzenia. Trwa³o¶æ
wysokoobci±¿onych smarowanych elementów maszyn wynika
m.in. z ukonstytuowanej w procesie tarcia warstwy wierzchniej,
której w³a¶ciwo¶ci s± wynikiem oddzia³ywania materia³u konstrukcyjnego
i aktywnych substancji w dodatkach smarno¶ciowych
w warunkach eksploatacji.
Wzrost odporno¶ci na zacieranie stalowego wêz³a tarcia osi±gany
jest przez zastosowanie skutecznych dodatków przeciwzatarciowych
typu EP (ang. extreme pressure) do olejów. Podczas
zacierania stalowych skojarzeñ tr±cych smarowanych olejem zawieraj±cym
dodatki smarno¶ciowe na skutek wysokiej temperatury
mikroobszaru i nierówno¶ci powierzchni zachodz± reakcje
chemiczne produktów rozpadu dodatków ze stalow± powierzchni±
elementów tr±cych oraz ich dyfuzja w g³±b warstwy wierzchniej.
Powstaj± zwi±zki chemiczne (g³ównie: siarki, fosforu i tlenu), które
u³atwiaj± ¶cinanie sczepieñ lub nie dopuszczaj± do powstania kolejnych,
a przez to zmniejszaj± intensywno¶æ zu¿ywania [1]. Zwi±zki
te spe³niaj± zatem rolê smaru sta³ego.
Najnowsze badania autorów pracy wskazuj±, ¿e efekt dzia³ania
dodatków smarno¶ciowych, polegaj±cy na wprowadzeniu czynnika
u³atwiaj±cego ¶cinanie sczepieñ lub niedopuszczaj±cego do ich powstania
mo¿e byæ zast±piony przez naniesienie na elementy tr±ce
pow³oki niskotarciowej [2].
Zastosowanie pow³ok na elementach tr±cych maszyn nie jest
pomys³em nowym. Znajduje siê w centrum uwagi wielu licz±cych
siê o¶rodków na ¶wiecie, ze wzglêdu na ogromny potencja³ aplikacyjny.
W ci±gu ostatnich kilkunastu lat pow³oki przeciwzu¿yciowe
nanoszone metodami PVD/CVD zrewolucjonizowa³y rynek narzêdzi
skrawaj±cych i formuj±cych. Obecnie szacuje siê, ¿e ok. 80%
narzêdzi mo¿e byæ pokrytych pow³okami w celu zwiêkszenia ich
trwa³o¶ci. Pow³[...]
|
|
|
|
Wp³yw synergizmu obróbki cieplno-chemicznej i ubytkowej na wytrzyma³o¶æ zmêczeniow± stykow± rolek ³o¿yskowych
|
|
|
ZBIGNIEW GAWROÑSKI RAFA£ ³A¯EWSKI
|
Zmêczenie stykowe wywo³ywane jest przez zmienne, cyklicznie
powtarzaj±ce siê naprê¿enia kontaktowe w obrêbie warstw wierzchnich
materia³u, które wystêpuj± w tym materiale podczas toczenia
lub toczenia z po¶lizgiem w warunkach smarowania wêz³a ciernego.
Zjawisko to jest bezpo¶rednio zwi±zane ze stykiem skoncentrowanym,
czyli takim, w którym brak jest nominalnej powierzchni
przylegania. Przyleganie to ma bowiem charakter linii, b±d¼ punktu.
Jednak w rzeczywisto¶ci ze wzglêdu na odkszta³cenie sprê¿yste
materia³u ma siê do czynienia z pewn± rzeczywist± powierzchni±
przylegania. Najlepszymi przyk³adami wystêpowania styku skoncentrowanego
s± m.in.: ³o¿yska toczne, mechanizmy krzywkowe,
czy te¿ przek³adnie zêbate [1, 2].
Zmêczeniowe zu¿ycie elementów wspó³pracuj±cych w styku
skoncentrowanym wynika przede wszystkim z charakteru skojarzonego
z nim stanu naprê¿enia (rys. 1), w którym miejscem maksymalnego
wytê¿enia materia³u jest punkt znajduj±cy siê na pewnej
g³êboko¶ci w materiale - punkt Bielajewa (ZB). Normalne zjawisko
zmêczenia stykowego rozpoczyna siê zawsze od procesu zarodkowania
pêkniêcia w punkcie Bielajewa, w którym wystêpuj± zawsze
maksymalne naprê¿enia rozci±gaj±ce. Chc±c zwiêkszyæ
wytrzyma³o¶æ zmêczeniow± stykow± zwiêksza siê celowo
w warstwie wierzchniej czê¶ci maszyn naprê¿enia ¶ciskaj±ce, które,
superponuj±c siê z naprê¿eniami rozci±gaj±cymi wystêpuj±cymi
w punkcie Bielajewa, powoduj± opó¼nienie powstawania zarodków
pêkniêcia. Mo¿na to uzyskaæ na przyk³ad za pomoc± ró¿nego rodzaju
obróbek cieplno-chemicznych.
Najczê¶ciej po obróbce cieplno-chemicznej czê¶ci maszyn przeprowadza
siê obróbkê mechaniczn± przez szlifowanie, która nadaje
koñcowy kszta³t i odpowiedni± g³adko¶æ powierzchni. Okazuje
siê jednak, i¿ wydzielaj±ce siê w trakcie tego typu obróbki ciep³o
jest w stanie w znacz±cy sposób zmieniæ uzyskany po procesach
cieplnych rozk³ad naprê¿eñ ¶ciskaj±cych, a wrêcz zmieniæ ich charakter
na rozci±gaj±cy [1, 2]. Ze wzg[...]
|
|
|
|
Wp³yw szybko¶ci ch³odzenia na mikrostrukturê pow³ok cynkowych typu Zn-Al-Cu
|
|
|
RAFA£ MICHALIK AGNIESZKA TOMASZEWSKA HENRYK WO¬NICA
|
Pow³oki cynkowe s± stosowane g³ównie w celu ochrony przed korozj±
stali za pomoc± dwóch metod: metody pasywnej (ochrona
barierowa) oraz metody aktywnej (ochrona anodowa). Typowe metody
stosowane w produkcji pow³ok cynkowych obejmuj± cynkowanie
ogniowe nieci±g³e lub ci±g³e, natryskiwanie termiczne i cynkowanie
elektrolityczne. W Polsce g³ównym producentem blach
stalowych powlekanych ogniowo cynkiem jest koncern ISPAT Polska
Stal w Katowicach.
Najczê¶ciej stosowan± metod± poprawy odporno¶ci korozyjnej
pow³ok cynkowych jest zwiêkszanie ich grubo¶ci [1, 2]. Przyjmuje
siê, ¿e czas ochrony jest proporcjonalny do grubo¶ci pow³oki, dwukrotne
zwiêkszenie trwa³o¶ci pow³oki wymaga wiêc dwukrotnego
zwiêkszenia grubo¶ci pow³oki, co wp³ywa na zwiêkszenie zu¿ycia
cynku. Obecno¶æ w ¶rodowisku niektórych zwi±zków, np. siarki,
mo¿e znacznie przyspieszyæ proces korozji pow³oki cynkowej i nawet
zastosowanie grubszych pow³ok cynku nie zapewni odpowiedniej
ochrony.
Inn± metod± zwiêkszenia odporno¶ci korozyjnej pow³ok cynkowych
jest wprowadzenie dodatków stopowych do k±pieli cynkowej.
W ostatnich latach obserwuje siê zwiêkszone zainteresowanie
pow³okami cynkowymi zawieraj±cymi dodatki stopowe. Do stosowanych
obecnie pow³ok cynkowych zawieraj±cych dodatki stopowe
mo¿na zaliczyæ [3÷6]:
-- pow³oki Zn-5% Al,
-- pow³oki typu Zn-55% Al,
-- pow³oki typu Zn-7% Al-3% Cu,
-- pow³oki typu Zn-22% Al-3% Cu.
Do czynników decyduj±cych o odporno¶ci na korozjê elektrochemiczn±
metali i ich stopów mo¿na zaliczyæ miêdzy innymi
stan powierzchni oraz strukturê warstwy wierzchniej, pozostaj±cej
w kontakcie ze ¶rodowiskiem korozyjnym.
Spo¶ród czynników strukturalnych wp³ywaj±cych na odporno¶æ
na korozjê elektrochemiczn± metali i ich stopów mo¿na wymieniæ:
sk³ad fazowy materia³u, obecno¶æ wtr±ceñ niemetalicznych - ich
rodzaj, liczba i wielko¶æ, jednorodno¶æ materia³u i zwi±zana z ni±
mo¿liwo¶æ wystêpowania segregacji pierwiastków stopowych,
wielko¶æ ziaren. Jednorodn[...]
|
|
|
|
Wp³yw szybko¶ci obci±¿ania na twardo¶æ wyznaczan± metod± DSI
|
|
|
Irena Pokorska
|
Twardo¶æ jest definiowana zwykle jako opór materia³u przed penetracj±
przez inny, bardziej twardy materia³. W próbach Vickersa,
Rockwella i Brinella warto¶ci pomiarowe miarodajne dla okre¶lenia
twardo¶ci otrzymuje siê dopiero po usuniêciu si³y obci±¿aj±cej.
Oznacza to, ¿e nie jest uwzglêdniany wp³yw odkszta³cenia sprê¿ystego
wystêpuj±cego podczas wciskania wg³êbnika.
W ostatnich latach szeroko stosowan± metod± pomiaru twardo¶ci
jest metoda DSI (Depth Sensing Indentation) [1, 2]. W metodzie
tej mo¿liwe jest dokonanie oceny przebiegu wciskania wg³êbnika
w materia³ przez pomiar zarówno si³y, jak i przemieszczenia podczas
odkszta³cenia plastycznego i sprê¿ystego. Przez rejestracjê ca³ego
cyklu nak³adania i usuwania si³y obci±¿aj±cej mog± byæ okre¶lone
warto¶ci twardo¶ci równowa¿ne tradycyjnym warto¶ciom
twardo¶ci, jak równie¿ inne w³a¶ciwo¶ci materia³u, takie jak modu³
wciskania i twardo¶æ Martensa, która obejmuje odkszta³cenie plastyczne
i sprê¿yste. Zalet± tej metody to, ¿e wszystkie wymienione
warto¶ci mog± byæ obliczone bez potrzeby mierzenia wymiarów
odcisku.
Celem pracy by³o okre¶lenie wp³ywu szybko¶ci zastosowanego
obci±¿ania na twardo¶æ wyznaczan± metod± DSI.
metodyka badañ
Badania przeprowadzono na próbkach ze stali 38HMJ o sk³adzie
chemicznym podanym w tabeli 1 oraz na próbkach ceramicznych
ZrO2. Stal 38HMJ ulepszono cieplnie w celu uzyskania twardo¶ci
36 HRC (wariant I), 40 HRC (wariant II) i 44 HRC (wariant III).
Próbki przed badaniami poddano polerowaniu.
Pomiary twardo¶ci Martensa HM oraz twardo¶ci indentacyjnej
HIT realizowano za pomoc± mikrotwardo¶ciomierza MHT firmy
CSEM z wykorzystaniem metody DSI.
Twardo¶æ HIT jest miar± oporu materia³u do trwa³ego odkszta³cenia
lub do uszkodzenia:
H F
Ap
IT = max
(1)
gdzie: F[...]
|
|
|
|
Wp³yw typu palnika na wybrane w³a¶ciwo¶ci natryskiwanych p³omieniowo pow³ok Ni-Al oraz Ni-Al-Al2O3
|
|
|
Robert Starosta
|
Pompy krêtne czêsto stosuje siê na statkach do osuszania zêz ³adunkowych
i si³owni, opró¿niania zbiorników balastowych, w uk³adach
ch³odzenia silników oraz do zasilania wod± kot³ów. W niektórych
przypadkach medium, które jest przet³aczane lub podnoszone
za pomoc± pomp krêtnych to woda morska. Ze wzglêdu na warunki
pracy do budowy tego rodzaju pomp s± stosowane materia³y odporne
na zu¿ycie kawitacyjne oraz korozjê elektrochemiczn± wywo³an±
przez wodê morsk±. Wa³y pomp krêtnych s± wytwarzane ze stali
odpornych na korozjê. W praktyce eksploatacyjnej obserwuje siê
wystêpowanie uszkodzeñ wa³ów. Najczê¶ciej stwierdza siê zu¿ycie
czopów (korozyjne, cierne i zmêczenie stykowe) w miejscu monta¿u
uszczelnieñ (d³awnic). W praktyce zu¿yte wa³y wymienia siê na
nowe lub regeneruje siê czopy przez przetoczenie lub szlifowanie
na wymiar naprawczy, na³o¿enie galwanicznych pow³ok chromowych,
jak równie¿ osadzenie na uszkodzonym wale tulei [1].
Obecnie podstawowym materia³em pow³okowym zwiêkszaj±cym
trwa³o¶æ czê¶ci maszyn jest chrom. Jednak ze wzglêdu na toksyczno¶æ
k±pieli i ma³± wydajno¶æ pr±dow± procesu otrzymywania
galwanicznych pow³ok chromowych szuka siê dla nich alternatywy.
Jedn± z propozycji jest zastosowanie pow³ok niklowych oraz kompozytowych
z niklow± osnow± otrzymywanych ró¿nymi technologiami,
np. galwanicznie lub metodami natryskowymi [2÷4].
Pow³oki kompozytowe z osnow± metalow± nale¿± do pow³ok
technicznych zwiêkszaj±cych trwa³o¶æ eksploatacyjn± czê¶ci maszyn
w wêz³ach tribologicznych lub pow³ok ochronnych. Uwa¿a
siê, ¿e przez odpowiednie dobranie materia³u osnowy i fazy zbroj±cej
(np. ceramiki) mo¿na uzyskaæ pow³oki o optymalnych w³a¶ciwo¶ciach
u¿ytkowych [5, 6].
Wp³yw dyspersyjnych wtr±ceñ na odporno¶æ korozyjn± pow³ok
kompozytowych nie jest jednoznaczny. W niektórych publikacjach
przedstawiono dane ¶wiadcz±ce o poprawie odporno¶ci na
korozjê pow³ok Ni-Al2O3, stwierdzaj±c mniejsze warto¶ci gêsto¶ci
pr±du korozyjnego, a zatem i[...]
|
|
|
|
Wp³yw wstêpnej obróbki aktywuj±cej na w³a¶ciwo¶ci azotowanej stali duplex
|
|
|
Jaros³aw bielawski jolanta baranowska Pawe³ koch mañski
|
Stal duplex jest szeroko stosowana w praktyce przemys³owej ze
wzglêdu na jej dobr± odporno¶æ korozyjn± po³±czon± z dobrymi
w³a¶ciwo¶ciami mechanicznymi. Korzystna kombinacja w³a¶ciwo¶ci
mechanicznych i korozyjnych spowodowa³a szerokie wykorzystanie
tej stali miêdzy innymi w przemy¶le chemicznym, wydobywczym
czy okrêtowym. Jednak¿e ma³a odporno¶æ stali na zu¿ycie
przez tarcie powa¿nie ogranicza wykorzystanie tej stali w warunkach
po³±czeñ ciernych. W celu zwiêkszenia twardo¶ci najbardziej
obiecuj±c± obróbk± jest niskotemperaturowe azotowanie. Podczas
tego procesu, prowadzonego w temperaturze poni¿ej 500°C, nastêpuje
utworzenie twardej warstwy powierzchniowej o dobrej odporno¶ci
korozyjnej. Poprawê w³a¶ciwo¶ci mechanicznych i korozyjnych
przypisuje siê tworz±cej siê w tych warunkach fazie S oraz
tzw. expanded martensite [1÷4]. Fazy te tworz± siê odpowiednio na
odpornych na korozjê ziarnach austenitu i ferrytu.
Wytwarzanie warstw powierzchniowych w efekcie niskotemperaturowego
azotowania stali odpornej na korozjê jest mo¿liwe za
pomoc± ró¿nych technik obróbki zarówno plazmowej, jak i gazowej
[1÷4]. Czynnikiem technologicznym o istotnym znaczeniu z punktu
widzenia formowania warstwy jest konieczno¶æ usuniêcia pasywnej
warstwy tlenków chromu, które zabezpieczaj± powierzchniê
stali nie tylko przed korozj±, ale i przed wnikaniem azotu. Sposób
aktywacji mo¿e wp³ywaæ na efektywno¶æ procesu azotowania, budowê
fazow± warstwy i jej w³a¶ciwo¶ci eksploatacyjne [5]. W procesie
obróbki plazmowej warstwa tlenkowa jest usuwana w efekcie
oddzia³ywania jonów sk³adników atmosfery obróbczej, w procesie
obróbki wstêpnej (rozpylania jonowego), b±d¼ podczas w³a¶ciwego
azotowania. Proces azotowania gazowego wymaga dodatkowej obróbki
aktywuj±cej realizowanej przed procesem lub w jego trakcie.
Efektywn± metod± oczyszczenia powierzchni jest rozpylanie jonowe
stosowane jako obróbka wstêpna przed procesem gazowym [6].
Jak wykaza³y badania nad azotowaniem g[...]
|
|
|
|
Wybrane aspekty kszta³towania warstwy wierzchniej ¶lizgowym nagniataniem diamentem
|
|
|
Waldemar Polowski Piotr Bednarski Daniel Tobo³a Kazimierz Czechowski Piotr Rusek
|
O w³a¶ciwo¶ciach eksploatacyjnych decyduje najczê¶ciej stan warstwy
wierzchniej (WW) czê¶ci maszyn wykonanych "na gotowo",
a wiêc po operacjach obróbki wykoñczeniowej. Dlatego te¿ istotna
jest znajomo¶æ wp³ywu parametrów technologicznych obróbki
wykoñczeniowej powierzchni czê¶ci maszyn na stan WW (a wiêc
i w³a¶ciwo¶ci eksploatacyjne czê¶ci).
Do tradycyjnych metod obróbki wykoñczeniowej zalicza siê
toczenie wykoñczeniowe, rozwiercanie, szlifowanie, docieranie,
g³adzenie, polerowanie. Do nowocze¶niejszych metod obróbki wykoñczeniowej
nale¿y zaliczyæ tzw. obróbkê g³adko¶ciow± lub g³adko¶ciowo-
umacniaj±c± za pomoc± zgniotu powierzchniowego na
zimno przez nagniatanie. Zasadno¶æ zastosowania jednej z tych metod
obróbki musi byæ w ka¿dym przypadku starannie rozpatrzona.
Podstawow± cech± wyró¿niaj±c± nagniatanie spo¶ród metod obróbki
wykoñczeniowej jest wykorzystywanie zjawiska powierzchniowego
plastycznego odkszta³cania materia³u, dziêki czemu nadaje
siê WW przedmiotów obrabianych pewne szczególne cechy, które
wp³ywaj± korzystnie na w³a¶ciwo¶ci eksploatacyjne wyrobów.
Obróbka nagniataniem zwiêksza twardo¶æ, zmniejsza chropowato¶æ,
wytwarza naprê¿enia ¶ciskaj±ce, polepsza topografiê, daje
powierzchniê woln± od pozosta³o¶ci ziaren ¶ciernych, narostu itp.,
gwarantuje powierzchniê o bardzo dobrej przyczepno¶ci pow³ok
galwanicznych, du¿ym udziale no¶nym i refleksywno¶ci. Wiêkszo¶æ
z wymienionych cech warstwy wierzchniej jest uznawana
przez teoretyków i praktyków tribologii za korzystnie wp³ywaj±ce
na szereg w³a¶ciwo¶ci u¿ytkowych, a szczególnie na wytrzyma³o¶æ
zmêczeniow± i odporno¶æ na zu¿ycie tribologiczne [1÷4]. Obróbka
nagniataniem obejmuje ponad 20 odmian, w tym nagniatanie ¶lizgowe
narzêdziem diamentowym.
Podstawy teoretyczne
Nagniatanie ¶lizgowe jest zaliczane do grupy metod statycznych,
w których kontakt narzêdzia (elementu nagniataj±cego) z materia³em
obrabianym jest ci±g³y, a si³a nagniataj±ca ma sta³± warto¶æ.
Nagniatanie ¶[...]
|
|
|
|
Wybrane przyk³ady powierzchniowego teksturowania laserowego
|
|
|
WOJCIECH NAPAD£EK TADEUSZ BURAKOWSKI
|
Jedn± z nowoczesnych i bardzo perspektywicznych technologii
w in¿ynierii powierzchni jest umacnianie warstwy wierzchniej materia³ów
konstrukcyjnych fal± uderzeniow± generowan± impulsem
laserowym (udarowe umacnianie laserowe, ang. LSP - Laser Shot
Peening - rys. 1). Wykorzystuje siê tu zjawisko fizyczne ablacji
laserowej wystêpuj±cej przy bardzo du¿ej gêsto¶ci mocy i krótkich
czasach ekspozycji promieniowania laserowego (od pikosekund do
kilkudziesiêciu nanosekund). Zjawisku temu towarzyszy fala uderzeniowa
o du¿ej amplitudzie ci¶nienia, osi±gaj±cej warto¶ci nawet
do 10 GPa, dziêki czemu w bardzo krótkim czasie nastêpuje lokalne
odkszta³cenie plastyczne, powoduj±ce wytworzenie naprê¿eñ
¶ciskaj±cych, korzystnie wp³ywaj±cych na w³a¶ciwo¶ci u¿ytkowe
warstwy wierzchniej, zw³aszcza na odporno¶æ zmêczeniow±.
Lokalne umocnienie (utwardzenie) mo¿e byæ wytworzone
w sposób programowalny i dlatego istnieje mo¿liwo¶æ teksturowania
sekwencyjnego warstwy powierzchniowej materia³ów konstrukcyjnych
[1, 2].
Bezprzetopieniowe laserowe teksturowanie utwardzaj±ce ma
tak¿e na celu spowodowanie w bardzo krótkim czasie przemian fazowych
przez nagrzanie modyfikowanego materia³u do odpowiedniej
temperatury oraz szybkie lub ultraszybkie samoch³odzenie, powoduj±ce
najczê¶ciej hartowanie, w celu utwardzenia wybranych
fragmentów warstw powierzchniowych. Przyk³adem tej technologii
mo¿e byæ hartowanie bezprzetopieniowe stali konstrukcyjnej stopowej
do ulepszania cieplnego (rys. 2), które jest realizowane przy gêsto¶ci
mocy q ~102÷2×104 W/cm2, czas ekspozycji 10-2÷1 s. Dla tej
technologii przewa¿nie szybko¶æ nagrzewania wynosi ok. 106 K/s,
a szybko¶æ ch³odzenia ok. 104 K/s [11]. W czasie hartowania laserowego,
np. stopów ¿elaza z wêglem, na ogó³ wraz ze zwiêkszeniem
zawarto¶ci wêgla zwiêksza siê twardo¶æ i grubo¶æ warstwy
zahartowanej przy tych samych parametrach obróbki. Zmniejsza
siê zu¿ycie triboogiczne. Spowodowane jest to m.in. zwiêkszeniem
h[...]
|
|
|
|
Wybrane w³a¶ciwo¶ci pow³ok Cu-Al2O3 do zastosowañ w uk³adach wydechowych i napêdowych
|
|
|
Sylwia Pawlak Jan Bonarski Anna Rakowska Jerzy Morgiel £ukasz Major Bogus³aw Major
|
Jednym z przejawów intensywnie rozwijaj±cej siê motoryzacji -
szczególnie w ostatnich latach - jest rosn±cy wska¼nik moc/masa
dla pojazdów napêdzanych silnikami spalinowymi. Postêp w budowie
silników i nadwozi jest uwarunkowany w znacznym stopniu
nowoczesnymi materia³ami konstrukcyjnymi. Umo¿liwiaj± one
istotne zmniejszenie masy pojazdów przy jednoczesnym utrzymaniu
w³a¶ciwo¶ci wytrzyma³o¶ciowych na co najmniej dotychczasowym
poziomie oraz nie wiêkszym koszcie technologii i eksploatacji.
Ze wzglêdu na znaczn± redukcjê masy w budowie pojazdów
stosuje siê czêsto aluminium, którego gêsto¶æ wynosi 2,7 g/cm3.
W porównaniu ze stal± o gêsto¶ci 7,9 g/cm3 charakteryzuje siê
wiêksz± plastyczno¶ci±, jednak¿e mniejsz± wytrzyma³o¶ci± mechaniczn±
i zazwyczaj jest stosowane jako sk³adnik stopów lekkich do
przeróbki plastycznej, m.in. z Si, Cu oraz Mg.
Niemniej wa¿nymi materia³ami stosowanymi w budowie pojazdów
mechanicznych s± kompozyty metaliczno-ceramiczne (Metal
Matrix Composites) [1], które charakteryzuj± siê zazwyczaj
wiêksz± twardo¶ci±, ¿arowytrzyma³o¶ci± i odporno¶ci± na korozjê
w odniesieniu do samego metalu osnowy. Stosowane obecnie
kompozyty na osnowie metalicznej umo¿liwiaj± uzyskanie bardzo
po¿±danych w³a¶ciwo¶ci, które predysponuj± je do budowy wybranych
fragmentów uk³adów wydechowych czy silnie obci±¿onych
cieplnie i mechanicznie elementów silników spalinowych [2].
Jednym z bardziej obiecuj±cych rozwi±zañ materia³owych w tym
zakresie wydaj± siê pow³oki miedziowo-korundowe Cu-Al2O3 osadzane
na pod³o¿u metalicznym. Jednak¿e ze wzglêdu na zró¿nicowane
wspó³czynniki rozszerzalno¶ci cieplnej Cu i Al2O3, tendencji
do tworzenia aglomeratów korundu [3, 4] oraz problemów technologicznych
przy konsolidacji i spiekaniu, poszukiwane s± wci±¿
nowe sposoby j[...]
|
|
|
|
Wybrane w³a¶ciwo¶ci warstw hybrydowych wytwarzanych na stalach w procesie chromowania pró¿niowego po³±czonym z obróbk± PVD
|
|
|
EWA KASPRZYCKA BOGDAN BOGDAÑSKI IRENA POKORSKA JERZY BIELNIK MARIUSZ KOPROWSKI
|
Praca dotyczy³a warstw hybrydowych typu CrC + CrN, wytwarzanych
na powierzchni stali w kolejnych procesach chromowania
pró¿niowego po³±czonego z nastêpn± obróbk± PVD, wykonywan±
w celu osadzenia pow³ok CrN. Procesy chromowania pró¿niowego
oraz procesy PVD zaliczaj± siê do technologii wysoko zaawansowanych
i czystych ekologicznie [1÷4].
Warstwy wêglikowe, wytwarzane w procesie chromowania dyfuzyjnego
na powierzchni stali o du¿ej zawarto¶ci wêgla maj± zwykle
niewielk± grubo¶æ, rzêdu kilkunastu mikrometrów, i charakteryzuj±
siê dobrymi w³a¶ciwo¶ciami tribologicznymi [5, 6].
W ostatnich latach podejmowane s± badania nad polepszeniem
tych w³a¶ciwo¶ci, wynikaj±ce z rosn±cych wymagañ przemys³u odno¶nie
trwa³o¶ci i niezawodno¶ci czê¶ci maszyn i narzêdzi, zw³aszcza
pracuj±cych w trudnych warunkach. Sprostanie tym wymaganiom
jest mo¿liwe przez modyfikacjê budowy warstw w wyniku
zastosowania nowoczesnych technik in¿ynierii powierzchni [7].
Perspektywicznym kierunkiem badañ, wed³ug najnowszych danych
literaturowych, jest m.in. ³±czenie obróbki cieplno-chemicznej
z obróbk± PVD. Przyk³ad mog± stanowiæ warstwy hybrydowe typu
warstwa azotowana/pow³oka CrN o unikatowych w³a¶ciwo¶ciach
eksploatacyjnych, otrzymywane w kolejnych procesach: azotowania
gazowego, po³±czonego z nastêpn± obróbk± - osadzaniem pow³oki
z azotku chromu metod± ³ukowo-pró¿niow± PVD [4, 8]. Warstwy te,
charakteryzuj±ce siê m.in. dobr± odporno¶ci± na zu¿ycie przez tarcie
oraz odporno¶ci± na du¿e obci±¿enia mechaniczne i szoki cieplne,
znalaz³y zastosowanie w przemy¶le w celu zwiêkszania trwa³o¶ci
eksploatacyjnej matryc ku¼niczych wykonywanych ze stali do pracy
na gor±co. Brak jest natomiast publikacji, poza kilkoma wzmiankami,
na temat mo¿liwo¶ci ³±czenia procesów utwardzaj±cego chromowania
dyfuzyjnego z dalsz± obróbk± PVD. Wed³ug nielicznych
danych literaturowych, modyfikacja budowy wêglikowych warstw
chromowanych przez po³±czenie procesu chromowania dyfuzyjnego
z obróbk± [...]
|
|
|
|
Wymra¿anie i azotowanie stali narzêdziowych
|
|
|
Aleksander Ciski Piotr Wach Tomasz Babul KRyspin Burdyñski Stefan Kowalski
|
Na podstawie danych literaturowych oraz wyników badañ w³asnych,
uzyskanych podczas wieloletniej wspó³pracy Instytutu Mechaniki
Precyzyjnej (IMP) z zak³adami przemys³owymi stwierdzono,
¿e polepszenie niezawodno¶ci i trwa³o¶ci eksploatacyjnej narzêdzi
i czê¶ci maszyn mo¿na osi±gn±æ przez umocnienie ich warstw
wierzchnich za pomoc± technologii typu multiplex, stanowi±cych
po³±czenie obróbek cieplno-chemicznych z g³êbokim wymra¿aniem
d³ugookresowym (wymra¿anie kriogeniczne) i/lub kulowaniem
(dynamiczna powierzchniowa obróbka plastyczna) [1÷4].
W artykule przedstawiono wybrane wyniki badañ wstêpnych
mo¿liwo¶ci po³±czenia g³êbokiego wymra¿ania z obróbk± cieplno-
chemiczn± dwóch stali narzêdziowych stopowych do pracy na
gor±co (W300 - odpowiednik stali X37CrMoV5-1 wg PN-EN ISO
4957:2004) i na zimno (K110 - odpowiednik stali X153CrMoV12
wg PN-EN ISO 4957:2004) oraz stali szybkotn±cych HS6-5-2
i HS6-5-3-8. Wybór tych gatunków stali wynika³ z ich wysokiej
jako¶ci oraz powszechnego zastosowania w polskim przemy¶le narzêdziowym.
METODYKA BADAÑ
Badano próbki ze stali W300, K110, HS6-5-2 i HS6-5-3-8 w kszta³cie
wa³ków ø25×4 mm (próbki metalograficzne) i ø8×30 mm
(próbki tribologiczne) oraz na matrycach (stal 19552 - odpowiednik
stali W300) .
Ulepszanie cieplne próbek i matryc ze stali W300 przeprowadzono
w piecu pró¿niowym RVFOQ-424 z ch³odzeniem w oleju
oraz w piecu do odpuszczania Wild Barfield.
Próbki ze stali narzêdziowej K110 i stali szybkotn±cych HS6-5-2
i HS6-5-3-8 by³y austenityzowane w pró¿ni i hartowane w azocie
pod ci¶nieniem 4 bar w piecu pró¿niowym Seco/Warwick typu
12.0VPT-4035/36HV. Odpuszczanie próbek ze stali K110 przeprowadzono
w piecu do odpuszczania Wild Barfield, a ze stali
szybkotn±cych w piecu pró¿niowym Seco/Warwick typu 12.0VPT-
-4035/36HV.
Procesy g³êbokiego, d³ugookresowego wymra¿ania przeprowadzono
w specjalistycznej wymra¿arce Cryo-Temper.
Regulowane azotowanie gazowe próbek prowadzono w piecu do
[...]
|
|
|
|
Wysokotemperaturowe niskotarciowe pow³oki na bazie MoO3 i Ag osadzane metod± magnetronow±
|
|
|
Marcin Makówka Wojciech Pawlak Bogdan Wendler Jan sielski marcin kozanecki
|
Rozwój w dziedzinie pow³ok ochronnych, w tym niskotarciowych,
odpornych na zu¿ycie na skutek tarcia, pozwala na coraz szersze
ich zastosowanie w ga³êziach przemys³u zwi±zanych g³ównie
z motoryzacj± i lotnictwem. Stosowane rozwi±zania na bazie wêgla
i dwusiarczku molibdenu skutecznie polepszaj± w³a¶ciwo¶ci
tribologiczne elementów maszyn, urz±dzeñ, czy te¿ czê¶ci silników,
jednak dotyczy to pracy w temperaturze najczê¶ciej do 300°C.
W omawianych zespo³ach istnieje szereg wêz³ów tarciowych,
których warunki pracy (wysoka temperatura, utleniaj±ca atmosfera)
wykluczaj± zastosowanie wspomnianych pow³ok [1] i z tego
wzglêdu rozpoczêto badania nad wysokotemperaturowymi pow³okami,
odpornymi na zu¿ycie tribologiczne [2]. Do rozwi±zania tego
problemu mo¿na zastosowaæ pow³oki z metali szlachetnych, ceramiki
technicznej w postaci azotków, fluorków, a przede wszystkim
tlenków metali, takich jak Zn, Ni, Pb, B, Mo lub V, które to tlenki
maj± w swojej strukturze krystalicznej p³aszczyzny u³atwionego
po¶lizgu [3]. Z drugiej strony pow³oki na bazie czystych tlenków
wymienionych metali mog± wykazywaæ krucho¶æ, mieæ zbyt ma³±
twardo¶æ i przez to ma³± odporno¶æ na zu¿ycie tribologiczne. Dlatego
opracowano do tej pory szereg rozwi±zañ na bazie pow³ok nanokompozytowych,
sk³adaj±cych siê z tlenków metali (MoO3, V2O5
i WO3) domieszkowanych wybranymi metalami szlachetnymi lub
pó³szlachetnymi, np. Au, Ag, Cu [4÷7]. Najszerzej przebadan± grup±
materia³ów s± kompozyty i nanokompozyty na bazie Mo i tlenku
molibdenu MoO3 w po³±czeniu ze srebrem [1, 3, 8÷18].
OPIS PROCESÓW OSADZANIA POW£OK
Przygotowanie pod³o¿y
Pow³oki osadzano na pod³o¿ach z ulepszonej stali szybkotn±cej Vanadis
23 o twardo¶ci 63÷64 HRC, p³ytkach z tlenku glinu Al2O3
oraz monokrystalicznym krzemie. Próbki ze stali i stopu tytanu
mia³y postaæ kr±¿ków o wymiarach Ø25×6 mm, pod³o¿a korundowe
by³y w postaci p³ytek o wymiarach ok. 25×25×0,5 mm i krzemowe
ok. 10×10×0,5 mm. Pod³o¿a stalowe pr[...]
|
|
|
|
Wytwarzanie i obróbka cieplno-chemiczna warstwowych (Ti/Al i Ti/X10CrNi18-8) kompozytów metalowych
|
|
|
Jerzy Nowaczewski Milena Kita Justyna ¦wieczak Jacek Rudnicki
|
W pracy opisano jedn± z rzadko stosowanych technologii wytwarzania
kompozytów metalowych, a mianowicie metodê wybuchowego
³±czenia powierzchniowego (platerowania) p³ytek wykonanych
z ró¿nych metali. Stosowano p³ytki: ze stali austenitycznej
(X10CrNi18-8), aluminium i tytanu o ró¿nej grubo¶ci: od 0,3 mm
do 10 mm.
Wybór metali by³ podyktowany zamiarem zastosowania w przysz³o¶ci
wytworzonych kompozytów do konstrukcji wielowarstwowych,
pancernych os³on wojskowych wozów bojowych. Kierowano
siê wskazówk± o mo¿liwo¶ci powstawania w trakcie zgrzewania
wybuchowego, na granicy metali stal/Al i Ti/Al faz miêdzymetalicznych
o du¿ej twardo¶ci [1], które zdaniem autorów mog³yby
zwiêkszyæ odporno¶æ budowanych pancerzy na przebicie karabinowymi
pociskami [2].
Do zgrzewania wybuchowego stosowano proste mieszaniny wybuchowe,
bezpieczne podczas wytwarzania, ³atwe do otrzymania
z tanich i dostêpnych, krajowych surowców [3]. Ich wa¿n± cech±
u¿ytkow± by³a zdolno¶æ do detonacji pod wp³ywem typowych
¶rodków inicjowania, jakim by³ zapalnik elektryczny, a istotnymi
parametrami detonacyjnymi by³y: ma³a ¶rednica krytyczna detonacji
(5÷10 mm) i stosunkowo niewielka prêdko¶æ detonacji oko³o
(2÷3 km/s). W niektórych przypadkach kompozyty poddawano wybuchowemu
umacnianiu przez obci±¿anie ich powierzchni produktami
detonacji cienkich warstwowych ³adunków silnego materia³u
wybuchowego (plastiku na bazie pentrytu). Z otrzymanych kompozytów
wycinano metod± elektroiskrow± mniejsze p³ytki, które
poddawano azotowaniu jarzeniowemu.
WYBUCHOWE ZGRZEWANIE META LI
Powierzchniowe ³±czenie metali z wykorzystaniem energii materia³ów
wybuchowych (MW) znane jest od ponad piêædziesiêciu lat.
Na szerok± skalê zaczêto je stosowaæ w USA, ZSRR, RFN i w Czechos³owacji
na pocz±tku lat 60. XX wieku [4, 5]. W tym czasie
równie¿ w Polsce w IMP i na Politechnice Gdañskiej realizowano
pierwsze prace z dziedziny platerowania wybuchowego. W WAT
t± metod± obróbki metali zainteresowano [...]
|
|
|
|
Wytwarzanie warstw intermetalicznych za pomoc± impulsowego promieniowania laserowego
|
|
|
£ukasz Major Antoni Rycyk Jan Kusiñski Jan Marczak
|
Obecne zainteresowanie wykorzystaniem laserów do badañ naukowych,
jak i do zastosowañ przemys³owych, jest bezpo¶rednio zwi±zane
z unikatowymi w³a¶ciwo¶ciami promieniowania laserowego.
Wysoka spójno¶æ przestrzenna promieniowania osi±gana w laserach
pozwala na ekstremalne jego ukierunkowanie i koncentracjê,
osi±gaj±c gêsto¶æ mocy ponad 1021 W/cm2. Monochromatyczno¶æ
¶wiat³a laserowego, ³±cznie z mo¿liwo¶ci± przestrajania d³ugo¶ci
fali, otwiera mo¿liwo¶æ wysoce selektywnemu, w±skopasmowemu
wzbudzaniu ró¿nych o¶rodków. Kontrolowane impulsowe i selektywne
wzbudzanie o¶rodka oferuje du¿± rozdzielczo¶æ czasow±
i czêsto staje siê mo¿liwe pokonanie konkurencyjnych i towarzysz±cych
zjawisk wystêpuj±cych podczas oddzia³ywania ¶wiat³a
z materi±. Kombinacja tych wszystkich w³a¶ciwo¶ci oferuje szerokie
i wszechstronne u¿ycie laserów do ca³kowicie ró¿nych zastosowañ
[1÷3].
Jednym z g³ównych zastosowañ promieniowania laserowego
w in¿ynierii powierzchni jest modyfikacja powierzchni, ca³o¶ciowa
lub lokalna. Powierzchnie metalowe mog± byæ w ró¿ny sposób
modyfikowane, tak aby spe³nia³y fizyczne, chemiczne i mechaniczne
wymagania i obejmuj± takie technologie, jak np. przetapianie,
szkliwienie, strukturowanie, czy utwardzanie uderzeniowe (laser
shock peening).
W artykule autorzy prezentuj± numeryczne i eksperymentalne
wyniki oddzia³ywania impulsowego promieniowania laserowego
z czterowarstwow± próbk±. Próbkê stanowi uk³ad trzech cienkich
warstw metalicznych (Cr, Cu i Al) naniesionych metod± PVD na
pod³o¿e wykonane z kwarcu o grubo¶ci 3 mm. Celem pracy by³o
wytworzenie nowatorskiej warstwy wierzchniej sk³adaj±cej siê
z nieprzetopionej wierzchniej strefy Cr i przeprowadzenie mikroprzetapiania
dwóch spodnich warstw metalicznych (Cu i Al) -
w celu wytworzenia strefy interme[...]
|
|
|
|
Zastosowanie azotku boru jako materia³u smaruj±cego w porowatych ³o¿yskach ¶lizgowych
|
|
|
Waldemar mróz Bogus³aw Budner Joanna Czwartos Krzysztof Gocman Artur Prokopiuk Tadeusz Ka³doñski
|
Celem przeprowadzonych prac jest opracowanie technologii wytwarzania
porowatych ³o¿ysk ¶lizgowych o zwiêkszonych w³a¶ciwo¶ciach
samosmaruj±cych z zastosowaniem heksagonalnego
azotku boru (h-BN) [1, 2]. W badaniach u¿yto dwóch typów materia³ów
uformowanych w postaci wycinków tulei ³o¿ysk ¶lizgowych,
oznaczonych jako: T-1-x i T-3-x. Materia³em bazowym, z którego
wytworzono tuleje, by³ komercyjny proszek ¿elaza o symbolu
NC 100.24 (Höganäs AB). Tuleje o symbolu T-1-x wykonano
z proszku NC 100.24 z dodatkiem 2% mas. miedzi, natomiast tuleje
o symbolu T-3-x z dodatkiem 3% mas. azotku boru.
W celu podniesienia no¶no¶ci porowatych tulei ¶lizgowych
ich wewnêtrzne powierzchnie poddano dzia³aniu lasera CO2 (Lumonics
VFA2500), wytwarzaj±c ¶cie¿ki o zwiêkszonej twardo¶ci
i zmniejszonej porowato¶ci. Stosowano nastêpuj±ce parametry procesu
modyfikacji laserem CO2: moc 0,83 kW, prêdko¶æ przesuwu
wi±zki 2000 mm/min i ¶rednica plamki 5 mm.
Na rysunku 1 przedstawiono zdjêcie przekroju poprzecznego
tulei z zaznaczonym obszarem zmodyfikowanym, wykonane za pomoc±
mikroskopu ¶wietlnego. Powierzchnia tulei przed modyfikacj±
laserem charakteryzuje siê porowat± struktur±. Widoczne pory
maj± wymiary rzêdu od kilku do kilkudziesiêciu mikrometrów. Tak
rozwiniêta powierzchnia po impregnacji olejem pozwala zwiêkszyæ
smarowno¶æ uk³adu.
W wyniku modyfikacji powierzchni tulei laserem CO2 zaobserwowano
lokalne zmniejszenie porowato¶ci z 20% do 7% (porowato¶æ
powierzchniowa oceniona jako udzia³ powierzchni porów do
powierzchni ca³kowitej). Podobne zmiany porowato¶ci widoczne
s± równie¿ w obszarze wytworzonych ¶cie¿ek w przekroju poprzecznym
tulei (rys. 1). W obszarze tym wykonano pomiary mikrotwardo¶ci
sposobem Vickersa. Wyniki pomiarów przedstawiono
na rysunku 2.
Zaobserwowano, ¿e w wyniku laserowej modyfikacji mikrotwardo¶æ
materia³u przy powierzchni tulei wzros³a oko³o 3-krotnie
w porównaniu z materia³em niezmodyfikowanym. Widoczne s±
tak¿e istotne ró¿ni[...]
|
|
|
|
Zastosowanie metod kwantowych w badaniu ¶cie¿ek reakcji w CVD
|
|
|
KATARZYNA TKACZ -¦MIECH STANIS£AWA JONAS
|
Ró¿norodno¶æ materia³ów, które mo¿na otrzymaæ z zastosowaniem
metody chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD - ang. Chemical
Vapour Deposition), nale¿y rozumieæ miêdzy innymi jako
ró¿norodno¶æ sk³adu chemicznego i form morfologicznych, zró¿nicowanie
stopnia krystaliczno¶ci/amorficzno¶ci struktury, a w konsekwencji
równie¿ zró¿nicowanie w³a¶ciwo¶ci, decyduj±ce o zastosowaniach.
Jak dotychczas, w procesach CVD uda³o siê u¿yæ
prekursory gazowe 70% pierwiastków uk³adu okresowego, wytwarzaj±c
materia³y w ró¿nych postaciach (jak warstwy, proszki, wiskersy)
[1]. Szerokie spektrum produktów, które mo¿na otrzymaæ
z zastosowaniem CVD ³±czy siê z istot± samego procesu, o którego
przebiegu decyduje du¿a liczba czynników i któremu towarzyszy
szereg z³o¿onych zjawisk fizykochemicznych. Te ostatnie to przede
wszystkim transport masy i energii oraz rekcje chemiczne, których
mechanizm jest zwykle trudny do przewidzenia.
To, co w istotny sposób wyró¿nia metodê CVD, a w szczególno¶ci
odró¿nia j± od metody fizycznego osadzania z fazy gazowej,
to udzia³ homo- i heterogenicznych reakcji chemicznych. W istocie
s± to wzajemnie sprzê¿one reakcje nastêpcze, które zachodz±
w warunkach przep³ywu gazów reakcyjnych (sta³y dop³yw reagentów
i odprowadzanie produktów ubocznych). Ich przebieg zale¿y
od uwarunkowañ termodynamicznych i kinetycznych, te za¶ od
parametrów procesu (temperatury, ci¶nienia, typu i stê¿enia prekursorów
gazowych oraz od rodzaju pod³o¿a). Reakcje mog± byæ aktywowane
nie tylko cieplnie, ale równie¿ w wyniku przekazywania
energii w polu elektromagnetycznym, elektrycznym i magnetycznym.
Towarzyszy im tworzenie produktów po¶rednich, w tym rodników
i kompleksów aktywnych. W zale¿no¶ci od warunków procesu
produkty po¶rednie i produkty koñcowe reakcji mog± siê ró¿niæ
(nawet je¶li u¿yto tych samych substratów). Wszystko to oznacza,
¿e zrozumienie mechanizmów reakcji chemicznych w CVD i ich
zale¿no¶ci od warunków procesu jest wa¿ne nie tylko [...]
|
|
|
|
Zastosowanie nowoczesnych technik numerycznych do procesu odlewania ci¶nieniowego
|
|
|
Jacek SAWICKI Marek GÓRECKI Zbigniew GAWROÑSKI £ukasz KACZMAREK
|
Obecnie prace projektowe mo¿na prowadziæ w wirtualnej rzeczywisto¶ci
z wykorzystaniem odpowiednich programów, pocz±wszy
od fazy projektu ca³ego urz±dzenia, przez analizê konstrukcyjn±
i technologiczn± poszczególnych jego podzespo³ów. Programy te
umo¿liwiaj± uzyskanie bardzo rzeczywistego obrazu (realistycznej
wizualizacji) projektowanego zespo³u, jak równie¿ powi±zanie poszczególnych
wspó³pracuj±cych zespo³ów i ocenê ich wzajemnej
zale¿no¶ci w czasie pracy [1÷3]. Dodatkowo mo¿na przeprowadziæ
symulacje pracy formy i analizê kolizyjno¶ci (np. ¼le wprowadzone
pochylenia mog± doprowadziæ do uniemo¿liwienia wyjêcia odlewu
z wnêki formy).
Optymalizacja konstrukcji i technologii formy ci¶nieniowej to
skomplikowany problem ze wzglêdu na z³o¿ony charakter mechanizmów
zu¿ycia eksploatacyjnego, które obejmuje m.in. takie
procesy, jak: zmêczenie cieplne, zmêczenie mechaniczne, erozja
i kawitacja, roztwarzanie sk³adników materia³u formy przez ciek³y
metal oraz adhezyjne przywieranie odlewu do formy. Trwa³o¶æ
formy zale¿y g³ównie od doboru struktury materia³u matrycy
i jej warstwy wierzchniej w taki sposób, aby opó¼niæ powstawanie
i propagacjê pêkniêæ cieplnych tak d³ugo, jak to mo¿liwe [4, 5].
Przyczyny przedwczesnego niszczenia form ci¶nieniowych poddanych
procesom obróbki powierzchniowej tkwi± w niekontrolowanym
nak³adaniu siê naprê¿eñ w³asnych pochodz±cych z procesu
wytwarzania warstwy wierzchniej z naprê¿eniami od wymuszeñ
zewnêtrznych, generowanych cyklicznie podczas eksploatacji formy.
Dlatego znajomo¶æ rozk³adu naprê¿eñ od wymuszeñ zewnêtrznych
generowanych w formie ci¶nieniowej podczas ca³ego cyklu
odlewania jest niezbêdnym elementem mog±cym pomóc zwiêkszyæ
trwa³o¶æ formy [6, 7].
Najlepszymi narzêdziami do rozwi±zywania tego typu problemów
s± numeryczne techniki iteracyjne. Oferuj± one znacznie szersze
mo¿liwo¶ci analizy trwa³o¶ci formy w porównaniu z najbardziej
nawet rozbudowanymi wzorami i hipotezami wytê¿eniowymi, co
wynika[...]
|
|
|
|
Zastosowanie pow³ok PEDOT/ABA/PMo12 w ochronie przed korozj± stali nierdzewnej X20Cr13
|
|
|
lIDIA aDAMCZYK ANNA PIETRUSIAK
|
Materia³y metaliczne modyfikowane powierzchniowo polimerami
przewodz±cymi znajduj± coraz szersze zastosowanie, m.in. jako
materia³y do budowy akumulatorów, baterii, matryc dla katalizatorów
czy superkondensatorów oraz w ochronie antykorozyjnej metali
nie¿elaznych i stali. Pow³oki polimerowe zapewniaj± skuteczn±
ochronê metalu w kwa¶nych ¶rodowiskach korozyjnych, utrzymuj±c
potencja³ stacjonarny chronionego metalu w zakresie pasywnym,
jednak¿e nie chroni± przed rozwojem korozji w¿erowej [1÷3].
Jak wynika z danych literaturowych [4÷6], jest mo¿liwe uzyskanie
antykorozyjnych pow³ok kompozytowych zapewniaj±cych ochronê
przed atakiem agresywnych jonów, zawieraj±cych wielocentrowe
zwi±zki nieorganiczne (heteropolikwasy). Wprowadzenie do struktury
polimeru (np. poliprolu lub politiofenu) heteropolianionu powoduje
stabilizacjê dodatnio na³adowanego ³añcucha, a powsta³y
uk³ad skutecznie odpycha jony ujemne.
W poprzednich pracach autorów [7÷10] zaproponowano wykorzystanie
kompozytowych pow³ok na bazie poli(3,4-etylenodioksytiofenu)
(PEDOT) i kwasu 4-aminobenzoesowego (ABA) do
ochrony przed korozj± stali nierdzewnej. Pow³oki PEDOT/ABA
osadzano z roztworów wodnych technikami elektrochemicznymi.
W celu zwiêkszenia efektywno¶ci procesu elektroosadzania pow³ok
zastosowano roztwory micelarne zawieraj±ce anionowy zwi±zek
powierzchniowo-czynny. Przeprowadzone badania wykaza³y,
¿e zastosowanie ABA w kompozycji z polimerem przewodz±cym
powoduje poprawê przyczepno¶ci pow³oki do pod³o¿a stalowego.
Uzyskane pow³oki zapewniaj± stali ochronê w zakwaszonych roztworach
siarczanowych, natomiast nie chroni± przed rozwojem korozji
w¿erowej.
W pracy podjêto próbê otrzymania kompozytowych pow³ok PEDOT/
ABA modyfikowanych heteropolianionami kwasu fosforomolibdenowego
(PMo12). Pow³oki PEDOT/ABA/PMo12 osadzano
na powierzchni stali nierdzewnej X20Cr13 z wodnych roztworów
micelarnych metod± woltamperometrii cyklicznej. W³a¶ciwo¶ci
ochronne uzyskanych pow³ok ba[...]
|
|
|
|
Znaczenie w³a¶ciwo¶ci cieplnych ¿eliw w kszta³towaniu ich warstwy powierzchniowej podczas laserowej obróbki cieplnej
|
|
|
GRZEGORZ KINAL MARTA PACZKOWSKA
|
¯eliwa, a w szczególno¶ci ¿eliwa z grafitem, w przemy¶le motoryzacyjnym,
czy te¿ maszyn rolniczych, ciesz± siê ci±g³ym zainteresowaniem
[1]. Zwi±zane jest to na przyk³ad z ich dostatecznymi w³a¶ciwo¶ciami
mechanicznymi (czasem lepszymi od staliw i bliskim stalom,
np. ¿eliwa sferoidalne), dobr± zdolno¶ci± t³umienia drgañ. Ale równie¿
wi±¿e siê to z rozwojem technologii ich wytwarzania i obróbek
powierzchniowych stwarzaj±cych nowe mo¿liwo¶ci zastosowania.
Jedn± z takich obróbek jest laserowa obróbka cieplna. Samo
przetapianie laserowe umo¿liwia wytworzenie warstw powierzchniowych
o drobnoziarnistej strukturze zahartowanego ¿eliwa
bia³ego charakteryzuj±ce siê du¿± mikrotwardo¶ci± - 3÷4-krotnie
wiêksz± w porównaniu z twardo¶ci± materia³u rdzenia [2÷5].
Przetapianie laserowe poza zwiêkszeniem mikrotwardo¶ci pozwala
uzyskaæ zwiêkszenie odporno¶ci na ró¿nego rodzaju zu¿ycia (miêdzy
innymi erozyjne i korozyjne), a w konsekwencji zwiêkszenie
trwa³o¶ci elementu [3, 5].
Konstytuowanie warstw powierzchniowych za pomoc± laserowej
obróbki cieplnej (LOC) i uzyskiwanie po¿±danego efektu, czyli
tzw. parametrów wyj¶ciowych (sk³ad chemiczny i struktura, zasiêg
zmian, w³a¶ciwo¶ci u¿ytkowe, stan powierzchni) wymaga poznania
szeregu ró¿nych czynników oddzia³uj±cych na ten koñcowy efekt.
Stanowi± je parametry tzw. wej¶ciowe, jak parametry wi±zki laserowej
i zwi±zany z tym rodzaj lasera, d³ugo¶æ fali wi±zki, rozk³ad
energii w wi±zce oraz parametry zwi±zane z nadmuchem gazu.
Wp³yw maj± równie¿ czynniki zwi±zane z obrabianym elementem,
takie jak stan jego powierzchni, w³a¶ciwo¶ci fizyczne (np. gêsto¶æ,
temperatura topnienia), czy w³a¶ciwo¶ci cieplne materia³u (np. ciep³o
w³a¶ciwe, czy te¿ przewodnictwo cieplne) [4].
Nie bez przyczyny wp³yw parametrów wi±zki laserowej na uzyskiwane
efekty w warstwie powierzchniowej jest szeroko analizowane.
Stosuj±c parametry, takie jak moc wi±zki laserowej P, W,
jej promieñ r, m, czas oddzia³ywania na materia³ t, s, m[...]
|
|
|
|
Twój Profil
Twój koszyk
