Wyniki 1-10 spośród 10 dla zapytania: authorDesc:"MAREK DANIELEWSKI"

New possibility to extend Wagner method for oxidation process modelling

Czytaj za darmo! »

Diffusion processes during the selective oxidation of an alloy containing a noble metal and a oxidizable metal were theoretically analyzed by C. Wagner. He had shown the analytical method to calculate the oxidation rate (growth of the scale) as a function of initial concentration of the reacting metal. Wagner simplified the problem of alloy oxidation assuming the constant concentration at the[...]

Corrosion at nanoscale; interface barriers and phase competition

Czytaj za darmo! »

The problem of simultaneous growth and competition of intermediate phases during reactive diffusion was analyzed by Gösele and Tu in 1982. In this work we reformulate old problem and propose method based on volume fi xed frame of reference. It allows computing the material velocity in the reacting system in which reactions at several moving interfaces occur. All reactions lead to the lattice shift due to the difference of intrinsic diffusivities and different molar volumes. The following peculiarities are taken into account: (1) the deviation from local equilibrium at both interfaces of each moving inter-phase zone (i.e., at each side of the moving phase-boundary); (2) different mobility of the components in the interphase zone; (3) nonzero steps of molar volumes for each component f[...]

Utlenianie stopów Ni-Pt w wysokich temperaturach

Czytaj za darmo! »

Zbadano kinetykę utleniania stopów Ni-Pt w funkcji ich składu (10-90% at. Ni) oraz prężności tlenu (25-105 Pa) i temperatury (1273-1473 K) ciągłą metodą grawimetryczną. Wykazano, że niezależnie od składu stopu proces utleniania przebiega zgodnie z prawem parabolicznym, a więc determinowany jest dyfuzją. W przypadku stopów bogatych w nikiel najwolniejszym procesem cząstkowym w reakcji powstawania zgorzeliny NiO jest odrdzeniowa dyfuzja jonów niklu w fazie tlenkowej. Natomiast szybkość narastania zgorzeliny tlenkowej na stopach bogatych w platynę determinowana jest dyfuzją w fazie metalicznej. Słowa kluczowe: stopy Ni-Pt, utlenianie, kinetyka, mechanizm reakcji Oxidation of Ni-Pt alloys at high temperatures Oxidation kinetics of Ni-Pt alloys have been studied as a function of alloy composition (10-90% at. Ni), as well as oxygen pressure (25-105 Pa) and temperature (1273-1473 K), using microthermogravimetric technique. It has been found that the oxidation rate of all of the alloys follows parabolic kinetics being thus diffusion controlled. The slowest step of the overall reaction rate of the alloys with higher nickel content is determined by the outward diffusion of nickel cations in the growing NiO scale. On the other hand, the growth rate of the NiO scale on the alloys with higher platinum concentration is governed by the solid state diffusion in the alloy. Keywords: Ni-Pt alloys, oxidation, kinetics, mechanism of the reaction 1. Wstęp Intensyfi kacja procesów technologicznych we wszystkich praktycznie gałęziach nowoczesnej techniki stawia coraz wyższe wymagania materiałom konstrukcyjnym w odniesieniu do ich własności żaroodpornych. Ponieważ materiały te pracują z reguły pod obciążeniem, muszą posiadać oprócz wysokiej żaroodporności także odpowiednie własności żarowytrzymałe. W tym zakresie nowoczesna metalurgia notuje znaczące osiągnięcia, w obrębie których jednym ze szczytowych dokonań jest tzw. rodzina superstopów posiadających[...]

Sedymentacja w ciałach stałych i cieczach

Czytaj za darmo! »

Proces sedymentacji jest znany jako indukowany polem grawitacyjnym transport makroskopowych cząstek w cieczach i gazach. Procesy sedymentacji wykorzystuje się do rozdziału izotopów w gazach i rozdziału mieszanin związków organicznych [3, 4]. Aktualnie prowadzone są badania sedymentacji w ciałach stałych [5]. Na drodze sedymentacji uzyskuje się rozdział składników o różnej masie i objętości molowej w stopach i kształtuje mikrostrukturę materiałów [6]. Sedymentację w stopach badali Barr, Smith oraz Anthony w latach 70. (Au w stopach K, In oraz Pb). W przeprowadzanych przez nich eksperymentach maksymalne pola przyspieszeń osiągały 1÷2×105 g (g jest przyspieszeniem ziemskim) [7, 8]. Mashimo opracował ultrawirówkę, pozwalającą na uzyskiwanie przyspieszeń do 106 g [9] i prowadził badania procesu sedymentacji w wielu układach dwuskładnikowych, np. w stopach Bi-Sn [10, 11]. W badanych układach gradient potencjału chemicznego składników miał wartości znacznie przekraczające gradient ich potencjału mechanicznego (osiąganych przyspieszeń) [6]. Obecnie proces sedymentacji w ciałach stałych jest stosowany także do rozdziału izotopów. W roku 2007 Mashimo rozdzielił izotopy selenu za pomocą ultrawirówki własnej konstrukcji [12]. Prowadzone są także próby wytworzenia nowych materiałów gradientowych o kontrolowanych rozmiarach ziaren. Proces wytworzenia takich materiałów wymaga stosowania dużych przyspieszeń ok. miliona g lub więcej [10, 11, 13]. Wytwarzanie materiałów gradientowych ma jednak ograniczenia. Na przykład ze względu na ograniczenia temperaturowe nie można obecnie wytwarzać szkieł o właściwościach gradientowych wymaganych do zastosowań jako nośniki danych [13]. Pierwszym modelem procesu sedymentacji było równanie Lamma (1929) [14]. Przyjął on, iż na cząstkę działa różnica wartości sił odśrodkowej i wyporu [5] i zastosował drugie prawo Ficka. Równaniem Lamma można opisywać tylko sedymentację w układach dwuskładnikowych. Mashimo (19[...]

Uogólnienie metody Boltzmanna-Matano

Czytaj za darmo! »

Brak danych termodynamicznych w układach wieloskładnikowych jest jednym z głównych problemów podczas modelowania procesów dyfuzji w ciałach stałych [1]. Istniejące bazy danych współczynników dyfuzji są bardzo ubogie dla układów trój- i więcej składnikowych. Do tej pory brak było prostej metody pozwalającej na szybkie wyznaczenie współczynników dyfuzji chemicznej, w szczególności o silnej zależności od ułamka molowego pierwiastka tworzącego mieszaninę. Za początek nowoczesnego podejścia do modelowania procesów dyfuzji uważa się eksperyment Kirkendalla i Smigelskas, którzy udowodnili, że dyfuzja w ciele stałym zachodzi przez strumień wakancji, a nie przez bezpośrednią wymianę atomów, jak wcześniej uważano. Rok po tym odkryciu Darken zainspirowany wynikiem eksperymentu Kirkendalla rozwinął teorię dyfuzji chemicznej atomów - opisał ruch atomów względem sieci krystalicznej. Współczynniki dyfuzji wzajemnej w układach dwuskładnikowych wyznacza się za pomocą analizy Boltzmanna-Matano [2], opierając się na eksperymentalnym profilu stężeń w parze dyfuzyjnej. Taką analizę zaczyna się od wyznaczenia płaszczyzny Matano, czyli płaszczyzny początkowego połączenia pary dyfuzyjnej, względem której całka profilu stężeń po procesie dyfuzji, po obu stronach płaszczyzny jest sobie równa [3, 4]. Profil ten jest jednym z głównych wyników eksperymentalnego badania dyfuzji. Można go uzyskać za pomocą metod ilościowych i półilościowych, takich jak mikroanaliza rentgenowska (EPMA), metoda EDS (EDX) i innych, które pozwalają na uzyskanie wyniku w postaci stężenia składnika jako funkcji położenia w obszarze dyfuzji [5]. Płaszczyzna Matano jest ustalona arbitralnie i nie zmienia się w trakcie trwania procesu, a płaszczyzny sieciowe poruszają się względem niej z prędkością dryftu. W szczególności płaszczyzna Kirkendalla, która przed procesem dyfuzji pokrywa się z płaszczyzną Matano, a po procesie jest wyznaczona przez położenie markerów, porusza się ze zn[...]

Dziś i jutro modelowania i symulacji obróbki cieplno-chemicznej w inżynierii powierzchni


  Problem jednoczesnego wzrostu i kolejności powstawania wielofazowej zgorzeliny po raz pierwszy został rozwiązany przez Gösele i Tu w 1982 roku. W niniejszej pracy został on rozwiązany w układzie odniesienia jakim jest sieć krystaliczna materiału. Takie ogólniejsze podejście pozwala na wyznaczenie prędkości reakcji na podstawie szybkości ruchu granic faz. Przesuwanie się granic faz jest wynikiem różnicy we współczynnikach dyfuzji oraz objętości molowych tworzących się faz. Pokazane zostało, że model opisujący dyfuzję reakcyjną jest zgodny z termodynamiką procesów nieodwracalnych i pozwala na modelowanie złożonych układów wielofazowych. Pokazano ilościowy oraz jakościowy opis tworzenia powłok metodą osadzania chemicznego z fazy gazowej (CVD). Słowa kluczowe: układ wielofazowy, dyfuzja reakcyjna, równanie ciągłości objętości, CVD Today and tommorow, modelling and simulations of thermo-chemical treatment for surface engineering The problem of simultaneous growth and competition of intermediate phases during reactive diffusion was analyzed by Gösele and Tu in 1982. We extend old problem and propose method based on lattice fi xed frame of reference. It allows computing the material velocity in the reacting system in which reactions at several moving interfaces occur. All reactions lead to the lattice shift due to the difference of intrinsic diffusivities and different molar volumes. It is shown that the derived set of partial differential equations describing the reactive diffusion is thermodynamically consistent and can be used in advanced modeling. The quantitative description of the diffusion controlled Chemical Vapor Deposition (CVD) of the coating formation is shown. Keywords: multiphase system, reactive diffusion, volume continuity equation, CVD ochrona przed korozja 3/2011 1. Wstęp Najważniejszą funkcją powłok, których celem jest praca w wysokich temperaturach, jest ochrona powierzchni metali przed korozją. Najczęściej stosow[...]

Wpływ nanokrzemionki na własności ochronnych powłok kompozytowych stosowanych w podwyższonej temperaturze

Czytaj za darmo! »

W przemyśle farb i lakierów coraz częściej wykorzystuje się nanomateriały i nanotechnologie [1÷4]. W ten sposób można uzyskać poprawę właściwości ochronnych, jak również mechanicznych powłok malarskich. Nanomateriałami stosowanymi w farbach są najczęściej krzemionki, krzemiany, tlenki tytanu, siarczan baru, tlenki glinu lub cyrkonu. Można je stosować w różnego rodzaju spoiwach odpornych na podwyższoną temperaturę zarówno wodnych, jak i rozpuszczalnikowych: akrylowych, poliuretanowych, epoksydowych. Dobre zdyspergowanie nanocząstek w spoiwie jest utrudnione ze względu na ich silnie rozwiniętą powierzchnię i właściwości hydrofilowe, a więc tendencję do tworzenia aglomeratów. Proces ten wymaga dużego nakładu energii koniecznej do rozbicia aglomeratów i uzyskania kompatybilności zdyspergowanych cząstek ze składnikami powłoki. Wprowadzenie nanocząstek do wyrobu lakierniczego ułatwia chemiczna obróbka ich powierzchni. Można ją modyfikować przez zastosowanie obróbki adsorpcyjnej za pomocą powierzchniowo czynnych substancji pomocniczych, dostępnych na rynku albo uzyskiwanych przez strącenie oraz immobilizację polimerów w wyniku ich usieciowania na powierzchni cząstek. materiał i metodyka badań Celem pracy była ocena wpływu dodatku nanokrzemionki na własności hybrydowej powłoki kompozytowej HybridMDP, wykorzystywanej jako zabezpieczenie powierzchni stali przed korozją płomieniową w zakresie temperatury do 500°C [5, 6]. Farba HybridMDP jest złożona z fosforanowo-chromianowego spoiwa nieorganicznego oraz pigmentu glinowego. Spoiwo to wykazuje doskonałe właściwości w odniesieniu do takich parametrów, jak: odporność na utlenianie do 750°C, przyczepność do podłoży stalowych, powiązaną z jednoczesnym stab[...]

Modelowanie i symulacje obróbki cieplno-chemicznej superstopów na bazie niklu

Czytaj za darmo! »

Modyfikacja warstwy wierzchniej metali i stopów za pomocą obróbki cieplno-chemicznej prowadzi do wytworzenia strefy dyfuzyjnej. W układach dwuskładnikowych strefa taka stanowi zwykle sekwencję faz pośrednich i roztworów stałych - zgodnie z diagramem równowagi fazowej. Dyfuzja w układach potrójnych i wieloskładnikowych może prowadzić do utworzenia dwufazowych stref o złożonej morfologii. Obydwa przypadki podlegają regule faz Gibbsa, która łączy liczbę faz w równowadze (p) i liczbę składników (n) z liczbą stopni swobody (f ). W warunkach równowagi izotermiczno-izobarycznej: f = n - p. Jeśli liczba składników wynosi dwa, to równowaga dwóch faz jest możliwa tylko dla ściśle określonych składów tych faz i dwufazowa strefa w dyfuzji nie tworzy się. Zwiększenie liczby składników o jeden daje f = 1, jeśli p = 2. W takim przypadku jeden z parametrów, od którego zależy równowaga w układzie, na przykład potencjał chemiczny jednego ze składników, może się zmieniać w objętości strefy dwufazowej. Gradient tego parametru stanowi siłę napędową dyfuzji. Zrozumienie dyfuzji w układach wieloskładnikowych - wielofazowych, w połączeniu z modelowaniem morfologii takich układów, powinno stanowić podstawę w projektowaniu metod cieplno-chemicznej modyfikacji warstwy wierzchniej materiałów. W pracach poświęconych temu zagadnieniu wprowadza się pojęcie ścieżki dyfuzji [1, 2]. W przypadku układów trójskładnikowych jest to krzywa, która na izotermicznym przekroju potrójnego diagramu fazowego reprezentuje zmiany średniego składu chemicznego w przekroju strefy dyfuzyjnej. Łączy punkty odpowiadające składom chemicznym badanej pary dyfuzyjnej i może przechodzić przez pola stabilności czystych faz oraz pola równowagi dwóch i trzech faz. Kształt ścieżki dyfuzji zależy od warunków początkowych procesu, tj. od składu chemicznego pary dyfuzyjnej oraz od współczynników dyfuzji pierwiastków w analizowanym układzie. W obrębie pól dwufazowych (np. α + β) je[...]

Ewolucja strefy dwufazowej podczas dyfuzji wzajemnej w stopach potrójnych

Czytaj za darmo! »

Zjawisko dyfuzji wzajemnej ma istotne znaczenie w ważnych technologiach materiałowych, takich jak otrzymywanie warstw i materiałów gradientowych albo spawanie dyfuzyjne. Jego zrozumienie i umiejętność modelowania są decydujące w projektowaniu i otrzymywaniu stabilnych połączeń dyfuzyjnych w materiałach. Najprostszy model dyfuzji wzajemnej opisuje ją jako ruch atomów w jednowymiarowej parze dyfuzyjnej, powstałej z połączenia dwóch metali. Strefa dyfuzyjna, jaka tworzy się w takim układzie, składa się zwykle z szeregu warstw związków międzymetalicznych i jednofazowych roztworów stałych. Sekwencja i grubości poszczególnych warstw mogą być określone przez porównanie profili stężeń pierwiastków z diagramem równowagi fazowej w danym układzie. Biorąc jednak pod uwagę, że stosowane komercyjnie materiały zawierają na ogół wiele pierwiastków stopowych, proste przedstawienie dyfuzji w parze podwójnej (dwuskładnikowej) nie jest wystarczające. Kluczowym, ale jak dotychczas nierozwiązanym, problemem związanym z dyfuzją wzajemną w stopach wieloskładnikowych jest możliwość przewidywania morfologii wielofazowej strefy dyfuzyjnej, która tworzy się w obszarze złącza. W zależności od wyjściowego składu chemicznego łączonych materiałów oraz warunków procesu (temperatury i ciśnienia) tworząca się strefa może mieć złożoną mikrostrukturę i zróżnicowany skład fazowy. Strefa dyfuzyjna w układach trójskładnikowych, A-B-C, może się składać z warstw jedno- i dwufazowych [1, 2]. W takim przypadku wygodnie jest przedstawić zmiany stężenia poszczególnych pierwiastków w parze dyfuzyjnej w postaci ścieżki dyfuzji odwzorowanej na przekroju izotermicznym diagramu równowagi fazowej. Ścieżka taka łączy brzegowe składy pary dyfuzyjnej i przechodzi przez pola faz, które mogą się tworzyć (ale niekoniecznie się tworzą) w czasie dyfuzji [3]. Jeśli ścieżka dyfuzji wchodzi w pole dwufazowe (np. α + β) pod pewnym kątem do konody, to w próbce tworzy się warstwa [...]

 Strona 1