Wyniki 11-20 spośród 30 dla zapytania: authorDesc:"Jolanta Baranowska"

Inżynieria materiałowa a proces kształcenia polskiego inżyniera

Czytaj za darmo! »

Rozwój nowych technologii oraz szerokie stosowanie nowoczesnych materiałów jest podstawą rozwoju współczesnej gospodarki wysoko rozwiniętych krajów. Temu też celowi służą narodowe, europejskie i światowe programy rozwoju nauki i technologii. Krajowy Program Badań Naukowych i Prac Rozwojowych [1] definiuje 5 priorytetowych obszarów badawczych, wśród których znajdują się Nowoczesne Technologie dla Gospodarki, w ramach których określono jeden temat strategiczny: Zaawansowane Technologie Materiałowe. Badania materiałowe dominują również w tematyce programów badawczych 7. Programu Ramowego [2], gdzie IV Temat Nanonauki, nanotechnologie, materiały i nowe technologie produkcyjne, jeden z dziewięciu podstawowych obszarów badawczych, nie jest jedynym skupiającym w sobie wszystkie tematy[...]

Właściwości eksploatacyjne stali ferrytyczno-austenitycznej azotowanej niskotemperaturowo

Czytaj za darmo! »

Mikrostruktura oraz sk.ad chemiczny stali ferrytyczno-austenitycznej ma ogromny wp.yw na jej w.a.ciwo.ci mechaniczne. Ta dwufazowa mikrostruktura jest kombinacj. najbardziej korzystnych cech chromowej stali ferrytycznej i chromowo-niklowej stali austenitycznej. Jednocze.nie ma doskona.e w.a.ciwo.ci mechaniczne, takie jak: wytrzyma.o.. na rozci.ganie, ci.gliwo.., plastyczno.. oraz odporno.. na korozj. ogoln., w.erow. i napr..eniow.. Ogromn. zalet. stali duplex jest jej cena, ktora jest ni.sza ni. cena wysokoniklowej stali austenitycznej. Wi..e si. to miedzy innymi z obni.on. zawarto.ci. niklu, ktory jest do.. drogim i deficytowym sk.adnikiem, stosowanym w produkcji stali ferrytyczno-austenitycznej. Zespo. w.a.ciwo.ci mechanicznych, korozyjnych oraz aspekt ekonomiczny ma ogromny wp.yw na jej szerokie zastosowanie w wielu ga..ziach przemys.u jako materia.u konstrukcyjnego. Jednak trzeba mie. na uwadze relatywnie nisk. twardo.. stali ferrytyczno-austenitycznej, ktora do.. mocno ogranicza jej zastosowania zw.aszcza w konstrukcjach, ktore nara.one s. na zu.ycie tribologiczne, wyst.puj.ce cz.sto w parze ze zu.yciem korozyjnym. Proces azotowania gazowego stali ferrytyczno-austenitycznej (duplex) jest obrobk. powierzchniow., ktora ma na celu podniesienie w.a.ciwo.ci u.ytkowych, takich jak twardo.. oraz odporno.. na .cieranie, co znacznie rozszerzy jej zastosowanie jako materia.u konstrukcyjnego. Niestety, je.eli obrobka cieplno-chemiczna jest prowadzona w temperaturze powy.ej 500‹C, w wytworzonej warstwie azotowanej obecne s. azotki .elaza i/lub chromu, co wi..e si. ze znacznym pogorszeniem odporno.ci korozyjnej warstwy azotowanej. Ten sam efekt zaobserwowano rownie. w przypadku azotowania stali austenitycznej w temperaturze >500‹C [1€3]. W drugiej po.owie lat 80 prowadzono badania nad niskotemperaturowym (poni.ej 500‹C) azotowaniem gazowym stali austenitycznej [4]. Stwierdzono, .e je.eli[...]

Wpływ aktywacji powierzchni na strukturę i właściwości warstw azotowanych gazowo na odpornej na korozję stali utwardzanej wydzieleniowo

Czytaj za darmo! »

W artykule przedstawiono wyniki badań warstw azotowanych na stali o handlowej nazwie 17-4 PH (X5CrNiCu 17-4-4). Stal ta należy do grupy stali odpornych na korozję utwardzanych wydzieleniowo i jest umacniana wydzieleniami miedzi. Dzięki połączeniu wysokiej wytrzymałości, twardości i bardzo dobrej odporności korozyjnej przy bardzo łatwej obróbce cieplnej znajduje zastosowanie w przemyśle lotniczym, chemicznym, petrochemicznym, spożywczym, papierniczym, metalowym. Materiał ten zawdzięcza swoje właściwości przemianom wydzieleniowym, zachodzącym podczas grzania, w niskowęglowym martenzycie powstałym w trakcie przesycania [1]. W celu podwyższenia odporności na zużycie tribologiczne tej stali stosuje się metody inżynierii powierzchni, na przykład azotowanie. Azotowanie stali wysokochromowej jest możliwe tylko pod warunkiem zastosowania aktywacji powierzchni przez usunięcie lub znaczne zdefektowanie pasywnej barierowej warstewki tlenków chromu. Aktywacja powierzchni jest więc jednym z podstawowych problemów związanym z azotowaniem tej grupy stali (tzw. stali trudnoazotującej się). Istnieją różne metody aktywacji powierzchni stosowane albo przed azotowaniem jako obróbka wstępna, albo w trakcie trwania procesu azotowania. Metody stosowane przed azotowaniem to: metody mechaniczne, jak: szlifowanie, piaskowanie, śrutowanie, nagniatanie, odkształcenie detonacyjne; metody chemiczne: trawienie, wytwarzanie powłok konwersyjnych czy metody fizyczne [2, 3]. Metody aktywacji powierzchni stosowane w trakcie procesu azotowania to: rozpylanie jonowe zachodzące w procesie azotowania jarzeniowego, aktywacja dodatkiem par siarki do atmosfery [4] czy redukcja tlenków chlorowodorem. Te dwie ostatnie metody znajdują zastosowanie podczas azotowania gazowego. Metodyka badań Do badań przeznaczono stal 17-4 PH o składzie chemicznym: 0,03 C, 16,89 Cr, 4,39 Ni, 3,12 Cu, 0,79 Mn, 0,41 Si (% mas.). Przed azotowaniem stal poddana była obróbce cieplnej polegają[...]

Wpływ parametrów procesu na formowanie powłok z fazy S otrzymanych metodą PVD


  Zwiększenie twardości i odporności na ścieranie, przy jednoczesnym zachowaniu dobrej odporności korozyjnej stali austenitycznej jest od lat tematem wielu prac badawczych. Przełomem dla procesu azotowania były badania prowadzone przez Ichii i in. [1], dotyczące azotowania jarzeniowego w niskiej temperaturze 400°C. Stwierdzono, że warstwa azotowana uzyskiwana w tych warunkach składa się z fazy azotowej S (ang. expanded austenite). Posiada ona dużą twardość i odporność na ścieranie przy jednocześnie dobrej odporności korozyjnej. Otrzymywanie warstw o takiej budowie jest również możliwe podczas azotowania gazowego [2, 3]. Podstawowym problemem technologicznym występującym podczas azotowania stali austenitycznej jest wrażliwość temperaturowa fazy S, która w zależności od czasu i temperatury obróbki ulega rozpadowi na azotki chromu i żelaza, co znacznie obniża odporność korozyjną warstw [4]. Ograniczenie to spowodowało, iż proces ten wciąż nie ma szerszego zastosowanie przemysłowego. Jak wykazują jednak prace dotyczące napylania reaktywnego warstw zbudowanych z fazy S [5-7] możliwe jest otrzymanie tą metodą powłok zbudowanych z fazy S. Ponieważ obróbka ta pozwala na obniżenie temperatury znacznie poniżej 500°C, daje to możliwość uniknięcia niepożądanego efektu pogorszenia odporności korozyjnej powłoki [8]. Metoda PVD daje także możliwość uzyskiwania powłok zbudowanych z fazy S na dowolnym podłożu. Pozwala to znacznie zwiększyć potencjalny zakres ich zastosowania. Celem pracy było zbadanie wpływu parametrów procesu napylania oraz rodzaju podłoża na formowanie powłoki zbudowanych z fazy S. Część doświadczalna W pracy zbadano powłoki [...]

Wpływ wstępnej obróbki aktywującej na właściwości azotowanej stali duplex

Czytaj za darmo! »

Stal duplex jest szeroko stosowana w praktyce przemysłowej ze względu na jej dobrą odporność korozyjną połączoną z dobrymi właściwościami mechanicznymi. Korzystna kombinacja właściwości mechanicznych i korozyjnych spowodowała szerokie wykorzystanie tej stali między innymi w przemyśle chemicznym, wydobywczym czy okrętowym. Jednakże mała odporność stali na zużycie przez tarcie poważnie ogranicza wykorzystanie tej stali w warunkach połączeń ciernych. W celu zwiększenia twardości najbardziej obiecującą obróbką jest niskotemperaturowe azotowanie. Podczas tego procesu, prowadzonego w temperaturze poniżej 500°C, następuje utworzenie twardej warstwy powierzchniowej o dobrej odporności korozyjnej. Poprawę właściwości mechanicznych i korozyjnych przypisuje się tworzącej się w tych warunkach fazie S oraz tzw. expanded martensite [1÷4]. Fazy te tworzą się odpowiednio na odpornych na korozję ziarnach austenitu i ferrytu. Wytwarzanie warstw powierzchniowych w efekcie niskotemperaturowego azotowania stali odpornej na korozję jest możliwe za pomocą różnych technik obróbki zarówno plazmowej, jak i gazowej [1÷4]. Czynnikiem technologicznym o istotnym znaczeniu z punktu widzenia formowania warstwy jest konieczność usunięcia pasywnej warstwy tlenków chromu, które zabezpieczają powierzchnię stali nie tylko przed korozją, ale i przed wnikaniem azotu. Sposób aktywacji może wpływać na efektywność procesu azotowania, budowę fazową warstwy i jej właściwości eksploatacyjne [5]. W procesie obróbki plazmowej warstwa tlenkowa jest usuwana w efekcie oddziaływania jonów składników atmosfery obróbczej, w procesie obróbki wstępnej (rozpylania jonowego), bądź podczas właściwego azotowania. Proces azotowania gazowego wymaga dodatkowej obróbki aktywującej realizowanej przed procesem lub w jego trakcie. Efektywną metodą oczyszczenia powierzchni jest rozpylanie jonowe stosowane jako obróbka wstępna przed procesem gazowym [6]. Jak wykazały badania nad azotowaniem g[...]

Kinetyka wzrostu powłok Al2O3 osadzanych metodą PED i PLD

Czytaj za darmo! »

Cienkie powłoki Al2O3 są stosowane w wielu dziedzinach. Dzięki dobrym właściwościom mechanicznym są używane jako powłoki odporne na ścieranie [1] oraz powłoki odporne na korozję [2], właściwości optyczne zadecydowały o ich zastosowaniu w światłowodach [3], a elektryczne o zastosowaniu jako warstwy pasywne w półprzewodnikach metal-tlenek [4]. Każda z tych aplikacji wykorzystuje inną technikę preparatyki. Stosuje się m.in. wysokotemperaturową (ponad 1000°C) metodę CVD [2, 5]. Inną techniką jest metoda PLD, która ze względu na dużą energię kinetyczną ablacji pozwala na otrzymanie powłok w niższej temperaturze substratu [6, 7]. Metodą PLD można otrzymać powłoki o różnej budowie, np. w pełni zwarte, o strukturze kolumnowej [8÷12]. Metody otrzymywania cienkich powłok bazujące na wykorzystaniu wiązek wysokoenergetycznych znajdują coraz szersze wykorzystanie w technice. Do metod takich można zaliczyć m.in. pulsacyjną ablacje laserową (Pulsed Laser Deposition - PLD) oraz pulsacyjną ablacje elektronową (Pulsed Electron Deposion - PED). W pierwszej wykorzystuje się laser jako źródło energii, natomiast w drugim przypadku wiązkę elektronów. Podczas osadzania tymi metodami impulsowa wiązka lasera lub elektronów pada na powierzchnię substancji w stanie stałym. Przy odpowiednio dużej gęstości energii oraz krótkim czasie impulsu w wyniku silnej absorpcji wysokoenergetycznego promieniowania część powierzchni materiału zostaje gwałtownie odparowana (ablacja) w postaci plazmy. Materiał plazmy przemieszcza się bardzo szybko w kierunku prostopadłym do powierzchni tarczy, napotykając na swojej drodze podłoże osadza się na nim, tworząc powłokę. Kształt i temperatura plamki plazmy mają istotny wpływ na jednolitość otrzymywanej powłoki. Na jakość powłoki wpływ ma mechanizm osadzania materiału plazmy na podłożu. Wysokoenergetyczny materiał plazmy, uderzając w podłoże, powoduje wybicie atomów z powierzchni. W tym o[...]

Charakterystyka właściwości mechanicznych powłok z austenitu stabilizowanego węglem DOI:10.15199/28.2015.6.9


  Mechanical properties of the carbon-stabilized austenite coatings The paper presents the results of studies on mechanical properties of the S-phase coatings obtained by reactive magnetron sputtering of austenitic steel in an atmosphere containing methane in a variable proportion to argon. The basic characteristics of mechanical properties such as hardness and Young’s modulus as well as tribological characteristics were determined. Moreover, the adhesion of coatings was examined by scratch tests. It has been found that as a result of the reactive magnetron sputtering of the target made of austenitic steel in an atmosphere containing methane is possible to obtain hard (8÷12 GPa) and wear resistant coatings. Studies have shown that hardness of the coatings increases with an increase of carbon content, but the wear rate depends on the carbon contents only to a small extent. The slight decrease in the friction coefficient with the carbon content is observed. No changes were observed wear rate of the coatings. The coatings have good adhesion to the substrate, the better the higher is the carbon content in the coatings. Key words: carbon stabilized austenitic stainless steel coatings, reactive PVD, mechanical properties. W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych powłok z fazy S wytworzonych podczas reaktywnego rozpylania magnetronowego stali austenitycznej w atmosferze zawierającej metan w zmiennej proporcji do argonu. Wyznaczono podstawowe charakterystyki właściwości mechanicznych, takich jak twardość i moduł Younga, oraz zbadano przyczepność powłok i ich właściwości tribologiczne. Stwierdzono, że w efekcie reaktywnego rozpylania magnetronowego targetu ze stali austenitycznej w atmosferze z dodatkiem metanu jest możliwe uzyskanie twardych powłok (8÷12 GPa) odpornych na zużycie przez tarcie. Badania wykazały, że ze wzrostem zawartości węgla obserwuje się zwiększenie twardości powłok, natomiast zużycie tribologiczne zależy od[...]

Zużycie tribokorozyjne warstw węgloazotowanych stali austenitycznej DOI:10.15199/28.2015.6.21


  Tribocorrosion wear of carbonitrided austenitic stainless steel The paper presents results of the studies on the corrosion and tribocorrosion resistance of austenitic stainless steel subjected to low temperature carbonitriding. During such a process the diffusion layers is formed which consists of two sublayers composed of carbon and nitrogen S-phase. The layers were produced in two atmospheres with different nitrogen potential and with addition of 2% of acetylene at temperature 400÷500°C. Process time was constant and equal to 5 h. Tribocorrosion tests consisted of a reciprocating motion in a water solution of 3% NaCl. In addition, potentiodynamic studies were carried out in such a solution. The results were compared to those obtained for untreated austenitic stainless steel. A significant increase in tribocorrosion resistance was observed, in particular for steel treated at 450 and 500°C. Corrosion resistance of the layers was comparable to or better than that of austenitic stainless steel. Key words: austenitic stainless steel, S phase, duplex layer, low temperature carbonitriding, tribocorrosion wear. W pracy omówiono wyniki badań odporności korozyjnej i tribokorozyjnej stali austenitycznej poddanej węgloazotowaniu niskotemperaturowemu, podczas którego dochodzi do wytworzenia warstw dyfuzyjnych o dwustrefowej budowie skłądających się z węglowej i azotowej fazy S. Warstwy zostały wytworzone w atmosferach o dwóch różnych potencjałach azotowych z dodatkiem 2% acetylenu w temperaturze 400÷500°C. Czas procesu był stały i wynosił 5 h. Badania tribokorozyjne przeprowadzono w ruchu posuwisto-zwrotnym w 3% wodnym roztworze NaCl. Ponadto przeprowadzono badania potencjodynamiczne w roztworze NaCl. Otrzymane wyniki porównano z nieobrobioną stalą austenityczną. Zaobserwowano znaczące zwiększenie odporności tribokorozyjnej w przypadku stali obrobionej cieplno-chemicznie, zwłaszcza w temperaturze 450 i 500°C. Wszystkie badane warstwy cechowała odporność [...]

Influence of atmosphere composition on the structure and properties of aluminum oxynitride coatings deposited by PLD method DOI:10.15199/28.2016.1.4


  This work presents studies on the influence of oxygen content in reaction atmosphere during pulsed laser deposition on the structure and properties of aluminium oxynitride films. The coatings were grown on monocrystalline Si substrates. Aluminium nitride bulk disk was used as a target. The film deposition took place at room temperature and pressure of 0.5 Pa with varying content of oxygen and nitrogen. Thickness and roughness of the coatings were measured by profilometer. The X-ray diffractometer (XRD) was used for phase analysis of the coatings. Chemical composition was evaluated using X-ray microanalysis (EDS) by means of scanning electron microscopy (SEM). The surface topography was examined using an atomic force microscopy (AFM). Hardness of the coatings was measured by means of nanoindentation. Adhesion was evaluated in microscratch tests and the morphology of the residual scratch was characterized by AFM. Results showed that it was possible to obtain coatings composed of oxynitrides with different stoichiometry. Mechanical properties of the obtained coatings, however, were significantly different from those demonstrated by ALON ceramic. The content of oxygen in the coatings had an influence on the decreasing hardness and Young’s modulus and improved adhesion. There was no influence on thickness and roughness but the lowest number of droplets was noticed in the coatings obtained in pure oxygen. Key words: aluminum oxynitride, thin ceramic film, pulsed laser deposition.1. INTRODUCTION Aluminum oxynitride ceramic, acronym ALON, has been focusing interest since the 1960s [1÷3]. It has a cubic crystal structure with a spinel-type lattice (space group: Fd3m) [3÷6]. Its general chemical composition is Al(64 + x)/3O32 - xNx, where 0 ≤ x ≤ 8 [7, 8]. The most stable and stoichiometric phase is represented by Al23O27N5 (when x = 5) [1]. ALON has excellent mechanical properties with high strength and high hardness [1, 3, 9] be[...]

The influence of total gas pressure and atmosphere composition during ion cleaning step on S-phase coating formation DOI:10.15199/28.2019.1.1


  Austenitic stainless steel is a commonly used construction material for applications in which high corrosion resistance is required. However, certain applications are limited by the low hardness and wear resistance of this steel. One of the ways to improve its mechanical properties is thermochemical surface treatment at temperatures up to 500°C. During low-temperature nitriding or carburizing a diffusion layer of S-phase is formed [1], which is considered to be a carbon or nitrogen supersaturated solution in austenite. S-phase is characterized by high hardness and wear resistance and its corrosion resistance is comparable to that of austenitic steel. An alternative method is to deposit S-phase as a coating on an austenitic substrate. [2, 3]. S-phase coatings can be obtained, for example, by reactive magnetron sputtering of austenitic steel in a nitrogen atmosphere. The production process consists of two main stages: an ion cleaning of the substrate followed by sputter deposition of the target material in a reactive plasma. During the ion cleaning step the substrate bias voltage is much higher than in the sputtering stage. As a result, ions reaching the substrate remove impurities instead of depositing as a coating [4]. In the case of austenitic steel, this process can lead to removal of the oxide passive layer usually present on the surface. As observed in previous research [5, 6], such a procedure can lead to diffusion layer formation as a consequence of nitrogen diffusion from the coating into the substrate. Such a diffusion layer, with nitrogen content lower than that in the S-phase coating, forms a gradient interlayer that is potentially beneficial for improving the coating adhesion. Nitrided diffusion layer formation in austenitic stainless steels has been widely studied for low-temperature gas or plasma nitriding [7÷9]. Previous research, concerning the influence of surface activation on diffusion layer formation in ther[...]

« Poprzednia strona  Strona 2  Następna strona »