HUTNICTWO, GÓRNICTWO ›
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA ›
2010-2 |
| |
|
|
Prenumerata
|
Analiza zmian właściwości dynamicznych i termicznych ABS z dodatkiem barwnika po procesach starzenia
|
|
Renata Caban  Zbigniew Bałaga Adam Gnatowski
|
Techniczna i ekonomiczna przydatność materiałów polimerowych
zależy od tego, czy będą one spełniały wymagania sztywności i wytrzymałości
tak, aby ich trwałość w warunkach użytkowania była
dostateczna. Tradycyjne mechaniczne charakterystyki otrzymywane
jako wynik badań przy obciążeniu statycznym, przy rozciąganiu,
ściskaniu i skręcaniu są niewystarczające do przewidywania zachowania
się materiałów polimerowych w warunkach użytkowania,
jak również w długim okresie. Problemem jest więc wybór metod
badania, pozwalających przewidywać zmianę właściwości w funkcji
czasu na podstawie danych doświadczalnych [1÷7]. Sposób obciążenia
przewidziany dla pomiarów eksperymentalnych zmieniających
się sinusoidalnie jest często bardzo zbliżony do schematów
obciążeń występujących w praktycznych zastosowaniach materiałów
polimerowych. Termiczna analiza dynamicznych właściwości
mechanicznych (DMTA) jest jednym ze sposobów oceny przemian
zachodzących w materiałach polimerowych w szerokim zakresie
temperatury i częstotliwości zmian obciążeń. W wyniku tej analizy
otrzymuje się przebieg zmian modułów dynamicznych Younga
i tangensa strat mechanicznych. Znajomość przebiegu tych zmian
pozwala na ustalenie związku między molekularnymi parametrami
i właściwościami mechanicznymi materiałów polimerowych
[8÷13].
Celem badań było określenie wpływu starzenia promieniami UV
oraz w niskiej temperaturze na wybrane właściwości akrylonitrylbutadien-
styrenu z dodatkiem barwnika. Pojęcie starzenie używane
jest do określenia zmian właściwości fizycznych polimerów spowodowanych
reakcjami chemicznymi, termicznymi, biologicznymi,
mechanicznymi lub fotochemicznymi, w wyniku których zachodzi
rozerwanie łańcucha makromolekuły [14, 15]. Stosowanie tworzyw
polimerowych w środowisku naturalnym wymaga dobrania odpowiedniego
typu w zależności od przeznaczenia, temperatury, czasu,
naprężeń. W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości dynamicznych
i termicznych badanych materi[...]
|
|
|
|
Charakterystyka mikrostruktury stopu na osnowie FeAl odkształcanego w różnych procesach technologicznych
|
|
|
WOJCIECH SZKLINIARZ AGNIESZKA KOŚCIELNA
|
Stopy na osnowie fazy międzymetalicznej FeAl typowane są do zastosowania
w energetyce, przemyśle chemicznym, petrochemicznym,
okrętowym i motoryzacyjnym, w charakterze zamienników
stali odpornych na korozję i kwasoodpornych. W porównaniu ze
stalami charakteryzują się mniejszą gęstością oraz niższą ceną, wykazując
przy tym dobrą odporność na utlenianie, nawęglanie oraz
korozję w środowisku zawierającym siarkę, duży opór elektryczny
w podwyższonej temperaturze oraz wysoką odporność na ścieranie
[1÷5].
Wytwarzane są metodą klasycznego topienia, połączonego
z wielokrotnym przetapianiem rafinującym, i odlewania do postaci
odlewów lub wlewków przeznaczonych do dalszej przeróbki plastycznej.
Odlewy i wlewki, pomimo stosowania zabiegów modyfikacji
borem, charakteryzują się gruboziarnistą strukturą pierwotną,
która nie pozwala na uzyskanie wymaganych właściwości mechanicznych
[6].
W celu uzyskania drobnoziarnistej mikrostruktury stopów
o średniej średnicy ziarna w przedziale od 2 do 50 μm poddaje się je
procesom przeróbki plastycznej. Mała podatność do odkształcania
plastycznego stopów na osnowie fazy międzymetalicznej FeAl stanowi
podstawowe ograniczenie możliwości przetwarzania i kształtowania
wyrobów z tych materiałów.
Przyczyn ograniczonej plastyczności stopów z układu Fe-Al
upatruje się m.in. w:
-- niskiej symetrii struktury krystalicznej, charakteryzującej się
niedostateczną liczbą niezależnych systemów poślizgu,
-- ograniczeniu poślizgu poprzecznego,
-- utrudnionym bliźniakowaniu oraz blokowaniu dyslokacji przez
atomy zanieczyszczeń,
-- obecności zawartej w powietrzu pary wodnej,
-- obecności uporządkowania dalekiego zasięgu oraz dużej gęstości
punktowych defektów struktury,
-- obecności kruchych faz występujących w roztworze stałym (węgliki,
azotki, borki).
Przeróbka plastyczna stopów na osnowie fazy FeAl prowadzona
jest z wykorzystaniem procesów charakteryzujących się małą prędkością
odkształc[...]
|
|
|
|
Charakterystyka spiekanych stali stopowych przeznaczonych na okładki ogniw paliwowych
|
|
|
Renata Włodarczyk Agata Dudek Zygmunt Nitkiewicz
|
W dobie wyczerpujących się paliw kopalnych oraz dużego zanieczyszczenia
środowiska poszukuje się rozwiązań technicznych,
prowadzących do generowania energii z wysoką sprawnością i jednocześnie
znikomą ilością zanieczyszczeń. Praca ogniwa paliwowego
polega na generowaniu energii elektrycznej powstałej z reakcji
utleniania dostarczanego paliwa [1].
Na rysunku 1 przedstawiono budowę niskotemperaturowego
ogniwa paliwowego typu PEMFC (Proton Exchange Membrane
Fuel Cell - ogniwo paliwowe z membraną protono-wymienną).
Pojedyncze ogniwo składa się z dwóch elektrod przedzielonych
membraną oraz z zewnętrznych okładek. Paliwo (H2) oraz utleniacz
(O2) doprowadzane są do elektrod kanalikami znajdującymi się
na okładkach ogniwa. Na powierzchni elektrod zachodzą reakcje
elektrochemiczne - na elektrodzie ujemnej utlenianie wodoru, a na
elektrodzie dodatniej redukcja tlenu [2].
Zadaniem priorytetowym wielu ośrodków naukowych, zajmujących
się badaniami nad ogniwami paliwowymi, jest wydłużenie
czasu pracy ogniwa, redukcja masy oprzyrządowania, zmniejszanie
kosztów produkcji [3].
Okładki/interkonektory (bipolar plates BPs) stanowią około
80% masy całkowitej ogniwa oraz około 45% kosztów produkcji.
Odgrywają zatem znaczącą rolę w projektowaniu tego typu generatorów.
Rolą BPs w ogniwie jest między innymi: równomierne
rozprowadzenie reagentów do miejsc aktywnych, odprowadzenie
ciepła, przewodzenie prądu między celami oraz przeciwdziałanie
wyciekaniu reagentów i chłodzeniu mediów. Ze względu na wielofunkcyjność
okładek, materiały przeznaczone na te elementy
ogniwa powinny wykazywać szczególne własności fizyczne oraz
chemiczne. Materiały, z których wykonywane są interkonektory,
powinny charakteryzować się przede wszystkim dobrym przewodnictwem
ciepła i prądu. Inne ważne wymagane własności fizyczne
to: wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej i hydrofobowości,
odporność na korozję.
Klasyfikację materiałów przeznaczonych na BPs przedstawiono
na [...]
|
|
|
|
Formy morfologiczne bliźniaków (mikrobliźniaków) przemiany w stalach niskowęglowych z mikrododatkiem wanadu
|
|
|
WŁADYSŁAW OSUCH
|
W latach 20. XX wieku Tamura [1] stwierdził obecność w czystym
żelazie i w stali niskowęglowej elementów struktury, które nazywał
bliźniakopodobnymi (twin-like) lub "pseudobliźniakami", a proces
ich powstawania "pseudobliźniakowaniem". Ponieważ występowały
one w materiale wyżarzonym (najpierw w zakresie austenitycznym,
a potem ferrytycznym), dlatego nie wiązał ich z odkształceniem
plastycznym tylko z przemianą fazową γ → α. W następnych
latach do problemu wracano rzadko; w latach 50. XX wieku,
dzięki wprowadzeniu do badań metod dyfrakcji rentgenowskiej,
potwierdzono określone wcześniej parametry bliźniakowania. Podjęto
również próby usystematyzowania morfologii obserwowanych
bliźniaków przemiany [2]. Opierając się na klasyfikacjach bliźniaków
wyżarzania w układzie A1, dodając pewne elementy własne,
Bolling i Winegard zaproponowali klasyfikację przedstawioną
schematycznie na rysunku 1. Przydatność tej klasyfikacji jest jednak
ograniczona, można ją zastosować jedynie w analizie struktury
za pomocą mikroskopu świetlnego do obserwacji stosunkowo dużych
bliźniaków.
Ponowne zainteresowanie bliźniakami przemiany nastąpiło w latach
70. Spowodowane to było intensywnymi badaniami struktury
stali niskowęglowych o podwyższonej wytrzymałości z mikrododatkami
wanadu i niobu. Ze względu na konieczność badań procesów
wydzielania drobnodyspersyjnych węglikoazotków, szeroko
zastosowano do tych badań transmisyjny mikroskop elektronowy.
Badania prowadzone za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego
ujawniły oprócz wydzieleń węglikoazotków, obecność
w strukturze elementów, które dzięki zastosowaniu dyfrakcji elektronowej
zidentyfikowano jako bliźniaki. Powstawały one w materiale
wyżarzonym, po chłodzeniu z zakresu austenitu, określono je
więc jako bliźniaki przemiany austenitu w ferryt. Ponieważ bliźniaki
te miały niewielkie wymiary i były możliwe do obserwacji
i identyfikacji wyłącznie za pomocą transmisyjnego mikroskopu
e[...]
|
|
|
|
Gradient boride layers formed by diffusion processes and by laser modification of diffusion layers
|
|
|
Michał Kulka Aleksandra Pertek
|
Boriding is known in literature data as a thermochemical treatment
that permits boride layers of good performance properties. The
borided
layers are characterized by many advantageous properties.
The main ones are: a high hardness of iron borides, high abrasive
wear resistance, advantageous profile of internal stresses, high
heat resistance, high corrosion resistance in acid and alkaline solutions,
high resistance to influence of liquid metals and alloys and
high hardness at increased temperatures [1÷7]. There isn’t much
information referring to the fatigue strength of borided layers. The
influence of boronizing on the fatigue strength is ambiguous, because
it depends on many factors: the boriding method, boriding
parameters, chemical composition of borided steel, heat-treatment
after boriding and defects of the layer [8].
An important defect of borided layers is their brittleness [3, 5,
7]. The frequent symptoms of this defect are: microcracks of these
layers, chipping and spalling. There are several methods which can
lessen the brittleness of boride layers. The three main ones are: the
formation of single-phase Fe2B layers [6, 7], the production of multicomponent
and complex borided layers (for example: carburized
before boronizing, B-C-nitrided or boro-nitrided layers) [9÷18, 26]
and laser heat-treatment (LHT) after boriding instead of throughhardening
and tempering [19÷26]. The two last specified methods
lead to the formation of the gradient boride layers. These la yers are
characterized by a changeable microstructure and properties of the
diffusion zone.
In recent years, laser technology has been widely used in many
processes: the heating of materials by laser beam, laser heat-treatment,
laser welding, laser overlaying, laser alloying and synthesis
of materials by laser beam [8]. In point of laser usage after boronizing,
the interesting treatment is surface laser treatment.
The examined gradient boride layers were [...]
|
|
|
|
Lutowanie dyfuzyjne tytanu i jego stopu na osnowie fazy TiAl (γ)
|
|
|
Zbigniew Mirski Maciej Różański
|
Szybko rozwijające się przemysły: lotniczy, samochodowy i energetyczny
powodują coraz większe zapotrzebowanie na nowe materiały
inżynierskie, których właściwości sprostałyby tak ekstremalnym
warunkom eksploatacji, jak: wysoka temperatura pracy, silne
obciążenia czy praca w środowisku spalin. Z drugiej strony cennymi
i pożądanymi właściwościami poszukiwanych materiałów jest duża
twardość i wytrzymałość, odporność na korozję, również w środowisku
agresywnych spalin, ale przede wszystkim mała gęstość. Zastosowanie
materiałów inżynierskich łącząc ych wszystkie te cechy
zapewniłoby trwałość eksploatacyjną i niezawodność działania dla
podzespołów nowoczesnych maszyn i urządzeń pracujących w najbardziej
niekorzystnych warunkach. Dzięki takim cechom, jak mała
gęstość (4,5·103 kg/m3), duża wytrzymałość (wytrzymałość na rozciąganie
500÷700 MPa) i odporność na korozję, perspektywicznie
postrzeganymi materiałami konstrukcyjnymi są tytan i jego stopy
konwencjonalne. Znajdują one dziś zastosowanie w takich gałęziach
przemysłu, jak: lotnictwo, przemysł samochodowy, energetyczny,
chemiczny, petrochemiczny oraz spożywczy [1].
Od połowy lat 90. ubiegłego wieku coraz większym zainteresowaniem
cieszą się stopy tytanu na osnowie uporządkowanych
faz międzymetalicznych typu Ti-Al, w szczególności Ti3Al (α2)
i TiAl (γ) oraz tzw. stopy typu duplex, zawierające obie te fazy [1,
2]. Stopy te tworzą nową generację tworzyw metalowych (tzw. intermetaliki),
łączących cechy metali i ceramiki, a więc odpornych
na korozję, żaroodpornych i żarowytrzymałych, o dużej twardości
i zachowujących przy tym bardzo małą gęstość. Najpopularniejszą
z faz typu Ti-Al jest faza γ (TiAl). Charakteryzuje się wysoką
temperaturą topnienia (1460°C), stosunkowo małą gęstością
(3,8·103 kg/m3), dużą wytrzymałością względną, dobrą odpornością
na pełzanie i utlenianie oraz brakiem skłonności do samozapłonu,
niekorzystnej cechy charakterystycznej dla tytanu. Wy[...]
|
|
|
|
Mikroanaliza złączy spawanych nadstopów żelaza IN519 i H39WM po eksploatacji
|
|
|
Walenty Jasiński Paweł Zawada Paweł Kochmański
|
W procesie produkcji nawozów sztucznych jednym z podstawowych
półproduktów jest amoniak otrzymywany w wyniku syntezy
wodoru i azotu. Wodór otrzymywany jest w procesie termiczno-
-katalitycznego rozkładu metanu z parą wodną. Proces prowadzony
jest w pionowych rurach wypełnionych niklowym katalizatorem.
Stosowane w reformerach rury scalane są spawaniem z segmentów
wytwarzanych technologią odlewania odśrodkowego z austenitycznego
staliwa chromowo-niklowego, stabilizowanego dodatkami
niobu, tytanu, cyrkonu, wolframu i pierwiastkami ziem rzadkich.
Technologia odlewania rur sprzyja wystąpieniu uprzywilejowanej
orientacji dendrytów w środku ścianki oraz obszarów ziaren równoosiowych
przy powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej [1, 2].
Zasadniczą, środkową część ścianki stanowi struktura dendrytyczna,
mająca uprzywilejowany kierunek wzrostu [100] [3]. Warunki
nagrzewania rur w reformerze powodują zróżnicowanie rozkładu
temperatury na ich długości i średnicy. W warunkach eksploatacji
substraty przed wprowadzaniem do reformera są podgrzewane
wstępnie do temperatury ok. 500°C. Zewnętrzna powierzchnia rur
katalitycznych przy wylocie produktów z komory pieca reformera
nagrzewana jest do temperatury dochodzącej do 900°C [2, 4, 5].
Długotrwała eksploatacja powoduje zmiany fazowe i strukturalne
w materiale rury, będące w ścisłej zależności od lokalnej temperatury
pracy [6, 7]. Efektem zachodzących zmian mikrostruktury jest
obniżenie wytrzymałości, a szczególnie plastyczności, prowadzące
do wyboczenia i pękania rur [1, 8÷16]. Szczególnym miejscem lokalizacji
pęknięć jest strefa wpływu ciepła spoin, łączących segmenty
rur [17÷21]. Pęknięcia przebiegają po globularnych wydzieleniach
faz międzymetalicznych na granicach ziaren austenitu i ich
nasilenie zależy od składu chemicznego stopiwa [22÷24]. W celu
oceny stanu złączy spawanych długotrwale eksploatowanych rur
katalitycznych krajowych reformerów przeprow[...]
|
|
|
|
Mikrostruktura a odporność na izotermiczne utlenianie staliwa austenitycznego
|
|
|
RENATA CHYLIŃSKA RENATA ZAPAŁA MAŁGORZATA GARBIAK
|
Reakcja materiału metalicznego poddanego wysokotemperaturowemu
utlenianiu oraz morfologia powstających na jego powierzchni
tlenków uwarunkowane są takimi czynnikami, jak skład chemiczny
stopu (zawartość chromu i dodatków stopowych), mikrostruktura
(skład fazowy, wielkość ziarna) oraz środowisko (temperatura,
atmosfera, czas). Powstająca na powierzchni zgorzelina powinna
stanowić zwartą warstwę, przylegającą do metalowego rdzenia, aby
jednocześnie utrudnić dyfuzję utleniacza i jonów metalu [1].
Staliwa żarowytrzymałe mają wysoką zawartość chromu, gwarantującą
ich dobrą żaroodporność. W celu poprawy właściwości
eksploatacyjnych dodaje się również inne pierwiastki stopowe,
które wpływają na mikrostrukturę i charakter przemian fazowych
w czasie starzenia. Jednym z takich dodatków jest niob.
Rola niobu w procesie wysokotemperaturowego utleniania stali
austenitycznych była badana przez wielu autorów [2÷5], którzy
obserwowali jego pozytywny wpływ na opóźnienie wysokotemperaturowych
procesów korozyjnych, zarówno w procesie utleniania
izotermicznego, jak i cyklicznego. Mechanizm wzrostu odporności
badanych stali na utlenianie tłumaczy się pośrednią rolą niobu, którego
obecność w roztworze stałym osnowy ułatwia powstawanie
ochronnej warstwy Cr2O3 na granicy metal/tlenek metalu [3] lub
też przez tworzenie węglików niobu i tym samym uniemożliwienie
tworzenia się węglika chromu, a w konsekwencji przeciwdziałanie
zubożeniu austenitu w chrom [3]. Z drugiej strony, wyniki długotrwałego
wyżarzania grupy nadstopów, które cytuje Kućera [6],
wskazują na niekorzystny wpływ niobu na głębokość strefy materiału
dotkniętej utlenianiem.
Celem badań prezentowanych w pracy jest ocena wpływu zmian
w mikrostrukturze staliwa 18% Cr-30% Ni wywołanych obecnością
niobu i procesami starzenia na odporność stopu na izotermiczne
utlenianie w atmosferze powietrza w temperaturze 900°C.
badania własne
Do badań wykorzystano staliwo żarowytrzymałe o średniej zawartoś[...]
|
|
|
|
Modele mechanizmu fluidalno-atmosferowej obróbki dyfuzyjnej
|
|
|
Józef Jasiński
|
Ocenę oddziaływania złoża fluidalnego w procesach dyfuzyjnego
nasycania stali rozwiązano, stosując matematyczne planowanie doświadczeń
i opis zjawisk fizycznych i chemicznych dla oceny przyczyn
przyspieszenia procesów powierzchniowych i dyfuzyjnych
w złożu fluidalnym. Wykonano badania porównawcze, stosując
jako materiał złoża korund i grafit. Aspekt poznawczy pracy dotyczy
kinetyki nasycania niskowęglowych stali atomami pierwiastków
międzywęzłowych C i N, modelu mechanizmu oddziaływania
złoża z powierzchnią stali obrabianych w ośrodkach różniących się
diametralnie właściwościami, fizykochemicznymi .
Poznanie fizycznych i chemicznych zjawisk nasycania stali węglem
i azotem w złożu fluidalnym umożliwia opracowanie sposobów
wytwarzania warstw utwardzonych oraz modelowanie procesów
dla wizualizacji kontroli i regulacji parametrów procesów dla
zastosowań do opracowania bazy danych [1].
Uzyskane wyniki badań stanowią podstawę do opracowania
komputerowej bazy danych o procesach fluidalno-atmosferowej
obróbki dyfuzyjnej zastosowanych w przemyśle.
modele mechanizmu dyfuzyjnego
nasycania stali
Ocenę istoty oddziaływania złoża fluidalnego w układzie materiał
ziarnisty-powierzchnia stali wykonano na podstawie badania wpływu
rodzaju materiału ziarnistego i czynnika aeromechanicznego na
efekty nasycania dyfuzyjnego stali C20, zgodnie z planem badań
(tab. 1). Spośród wielu materiałów ziarnistych dla zaprezentowania
uzyskanych wyników wybrano grafit i korund obojętny chemicznie.
Do badań nasycania dyfuzyjnego stali wykorzystano matematyczne
planowanie doświadczeń. Dla ustalenia wpływu rodzaju materiału
ziarnistego złoża, tj. korundu i grafitu oraz czynnika aeromechanicznego,
decydującego o szybkości procesów nasycania stosowano
plan rotatabilny dwuczynnikowy. Wyniki zestawiono w tabeli
1. Pozwoliło to na dokonanie wyboru materiału złoża, dla którego
efekty nasycania były większe, dla tych samych po[...]
|
|
|
|
Modified method of Burger’s vector identification in a B2 structure
|
|
|
MARIAN KUPKA NIKODEM NIEŚPIAŁOWSKI
|
Some scientific studies, aimed for example at examining the mechanism
of plastic deformation of iron aluminides based on the intermetallic
B2 FeAl phase, require determination by means of a transmission
electron microscope of the dislocation structure, i.e. the
type of dislocations responsible for the deformation process at various
temperatures [1÷3].
Phase identification by means of electron diffraction analysis is
usually carried out using the equation:
d L r hkl = λ / (1)
where: Lλ - is the microscope’s constant, r - is the distance of hkl
reflection from the zero reflection.
Dislocations may be observed by an electron microscope using
an interference contrast, diffraction contrast or moiré effect [4].
The diffraction contrast is most often used in dislocation studies,
which occurrence results from a deformation field around a dislocation.
Detailed analysis of phase contrast effects allows accurate description
of a dislocation, hence determination of its Burger’s vector
(direction, sense and length) as well as its location in the specimen,
i.e. the dislocation direction, at simultaneous precise determination
of the foil orientation. The contrast was discussed inter alia in
papers [5÷9]. Dislocation line directions are determined by means
of standard tracks analysis, while Burger’s vectors are determined
based on the criterion of contrast decay b·g = 0. In Sekido work
[10], the Burger’s vectors of the dislocations formed in the intermetallic
Mo5SiB2 (T2) phase were determined by the weak-beam
thickness fringe method and the invisibility criterion.
The method of Burger’s vector identification used now is not
unequivocal, because it allows making an error despite the correctness
of all operations.
The paper presents a modified method of Burger’s vector determination
for the dislocation studied based also on the contrast decay
criterion, which, however, eliminates a possibilit[...]
|
|
|
|
Modyfikacja warstwy wierzchniej materiałów nieprzewodzących za pomocą metody GTAW
|
|
|
JÓZEF IWASZKO KRZYSZTOF KUDŁA MONIKA SZAFARSKA
|
Postęp aparaturowy i metodyczny, jaki dokonuje się w powierzchniowej
obróbce przetopieniowej, sprawia, że modyfikacji warstwy
wierzchniej poddawane są coraz nowocześniejsze i bardziej złożone
tworzywa [1÷7]. U podstaw tej tendencji tkwi przekonanie, że
zmiany strukturalne, jakich można oczekiwać po zastosowaniu wysokoenergetycznych
źródeł ciepła, winny przyczynić się do wyeliminowania
wad i niedoskonałości występujących w przetapianym
materiale lub do ukonstytuowania się warstwy wierzchniej o całkiem
nowych własnościach. Istota obróbki realizowanej za pomocą
wysokoenergetycznych źródeł ciepła tkwi w możliwości skupienia
ogromnej ilości ciepła w bardzo małej objętości materiału i wywołania
w nim zjawiska szybkiej krystalizacji. Przetopienie warstwy
wierzchniej realizowane jest najczęściej za pomocą wiązki lasera,
strumienia plazmy, bądź wiązki elektronów i stanowi jeden z najdynamiczniej
rozwijających się działów inżynierii powierzchni. Wyrazem
zainteresowania są nie tylko liczne publikacje i opracowania,
ale także projekty badawcze, specjalistyczne sympozja i konferencje
naukowe [8÷15]. Jednym z nowatorskich przykładów wykorzystania
skoncentrowanych źródeł ciepła, jest kształtowanie struktury,
budowy i własności powłok tlenkowych natryskiwanych plazmowo
[16÷21]. Nawet pobieżne studia literaturowe pozwalają zauważyć,
że modyfikację tych powłok przeprowadza się prawie wyłącznie
za pomocą technik laserowych. Decyzja o wyborze metody przetapiania
nie zawsze jest podyktowana własnościami przetapianego
materiału, czy ekonomiką przedsięwzięcia, ale częstokroć brakiem
rozwiązań alternatywnych. Ambicją autorów niniejszej pracy było
opracowanie metody konkurencyjnej, która mogłaby stanowić alternatywę
dla technologii laserowych.
Zastosowanie skoncentrowanych źródeł ciepła w obróbce powłok
tlenkowych natryskiwanych plazmowo stanowi interesujące zagadnienie
zarówno z utylitarnego, jak i poznawczego punktu widzenia,
co wynika zarówno ze z[...]
|
|
|
|
Możliwości ograniczenia skutków pożarów metodami inżynierii materiałowej
|
|
|
Krystyna Czaplicka -Kolarzowa Ludomir Ślusarski Jadwiga Sójka -Ledakowicz Władysław Strykowski Andrzej Fojutowski Tomasz Węsierski Dariusz Wróblewski
|
Rokrocznie w Polsce wybuchają liczne pożary, w których wyniku,
mimo z reguły szybkiej interwencji straży pożarnej, giną ludzie
albo ulegają ciężkim poparzeniom. W dniu 16.12.2009 r. w Centrum
Naukowo-Badawczym Ochrony Przeciwpożarowej w Józefowie
odbyła się narada, w której wzięła udział dyrekcja wspomnianego
Centrum i zatrudnieni w nim specjaliści oraz przedstawiciele
instytutów, w których są prowadzone badania, mające na celu
ograniczenie palności materiałów stosowanych w budownictwie,
bądź stanowiących wyposażenie wnętrz mieszkalnych, budynków
użyteczności publicznej - szkół szpitali, kin, hal wystawowych
i in. Oprócz Gospodarzy reprezentowane były Instytut Technologii
Drewna w Poznaniu i Instytut Włókiennictwa w Łodzi. W wyniku
wymiany poglądów ustalono, że przyczyną nieszczęśliwych wypadków
podczas pożarów jest najczęściej gwał towne rozprzestrzenianie
się ognia lub emisja tlenku węgla bądź innych substancji toksycznych
z ulegających pirolizie materiałów. Zdaniem specjalistów
w dziedzinie pożarnictwa, decydujące znaczenie ma pierwszy okres
trwania pożaru, wynoszący od kilku do ok. 20 minut. Jeśli w tym
czasie mieszkańcy lub użytkownicy pomieszczeń zdołają sami albo
z pomocą straży pożarnej opuścić budynek, to zwykle nie dochodzi
do ich poważnych obrażeń. Jednak w wielu budynkach znajdują się
duże ilości łatwopalnych materiałów włókienniczych (firanki, zasłony,
obicia i wykładziny mebli, dywany, wykładziny podłogowe,
pościel, odzież, ręczniki i in.). Natomiast z drewna, szczególnie
w starym budownictwie, wykonane są często drzwi, okna, klatki
schodowe, poddasza, podłogi, boazerie i inne elementy. W przypadku
budowanych ostatnio domów jednorodzinnych niekiedy
z drewna wykonana jest również konstrukcja ścian, a dach bywa
pokryty trzciną. Rodzaje tych materiałów mają istotne znaczenie dla
odporności ogniowej elementów wyposażeniowych i konstrukcyjnych,
decydują o bezpieczeństwie pożarowym budynków. Jednak
uzyskanie pozytywny[...]
|
|
|
|
Nanocomposite LaNi5/Mg2Ni- and ZrV2/Mg2Ni-type hydrides
|
|
|
Marek Nowak Mieczysław Jurczyk
|
Nanostructured metal hydrides are a new class of materials in which
outstanding hydrogen sorption may be obtained by proper engineering
of the microstructure and surface [1]. These materials will play
an important role in the field of hydrogen storage. For the vehicle
application, depending on the temperature of hydrogen absorption/
desorption below or above 150°C, the alloy hydrides can be distinguished
in high and low temperature materials. The principal
disadvantages of alloy hydrides, apart from the cost, are the low
hydrogen content at low temperature (e.g. La-based alloys) and the
difficulty of reducing desorption temperature and pressure of alloy
hydrides having high hydrogen storage capacity and fast rated (e.g.
Mg-based materials). To solve the above mentioned problems, the
use of composite materials, starting from La-based alloys and of
catalyzed metal (C, Ni, Pd) or Mg-based alloy hydrides has been
proposed [1, 2].
An important process on the surface of hydrogenated material
is the splitting of the hydrogen molecule into atoms. Many clean
transition metal surfaces have the capability of dissociating hydrogen,
but lose this property upon oxidation. It is well known, that the
oxidation process causes the sealing of the surface to H2 in metals
and compounds such as Nb, V, Ta, FeTi, and others [3]. On the
other hand, in a surface layer of LaNi5, La segregates and Ni forms
ferromagnetic precipitation’s [3, 4]. The lanthanum atoms binds the
impurities as oxide or hydroxide and keeps the Ni metallic, which
then is able to split the hydrogen molecule. Therefore, the surface
segregation process of lanthanum in the presence of O2 or H2O explained
the excellent hydrogenation properties of LaNi5 [4, 5].
The nanocrystalline metal hydrides offer a breakthrough in prospects
for practical applications. Their excellent properties (significantly
exceeding traditional hydrides) are a result of the combined
engineering of many fa[...]
|
|
|
|
Nanoscale Ti-based hydrogen storage materials
|
|
|
Marek Nowak
|
The major problem in a future world with renewable energies and
less environmental pollution is energy storage. Novel nanostructured
materials may successfully solve this problem [1÷6]. Term nanostructured
is being used to denote different materials prepared by
two different processes: i) by mechanical alloying (MA) or a high
energy ball milling (HEBM) and ii) by the gas condensation of vapour
in a partial vacuum.
Among the different types of hydrogen forming compounds,
Ti-based alloys are among the most promising materials for the
electrode materials in nickel-metal hydride batteries [2]. Titanium
and iron form two stable intermetallic compounds, TiFe and TiFe2.
TiFe2 does not absorb hydrogen. The TiFe alloy, which crystallizes
in the cubic CsCl-type structure, is cheaper and lighter than the
LaNi5-type alloys and can absorb up to 2 H/f.u. at room temperature.
To improve the activation of this microcrystalline alloy several
approaches have been adopted. Recently, we have shown that the
discharge capacity of TiFe increased from 0 to 64 mA·h·g-1 after
high-energy ball-milling [2]. A fine nanostructure is known to improve
greatly the kinetics and activation of hydrogen storage alloys,
when compared with their conventional microcrystalline counterparts.
On the other hand, the substitution of Fe by some amount
of transition metals may improve the activation property of TiFe
[6, 7].
As the continuation of our studies, in this paper the structural,
electronic and electrochemical properties of nanocrystalline
TiFe-based alloys were investigated, where the alloying elements
of 3d transition metals, Ni, Mo, Cr and Co, are substituted for Fe
atoms. The materials produced by MA and subsequent annealing
with 10 wt. % addition of Ni powder, were subjected to electrochemical
measurements as working electrodes. Additionally, the
cyclic behavior of the some nanostructured Ti-based alloy anodes
was examined in a sealed HB 116/054 ce[...]
|
|
|
|
Struktura i właściwości spiekanych magnesów Alnico 8
|
|
|
Artur Stanek Elżbieta Jezierska Łukasz Wierz bicki Marcin Leonowicz
|
Magnesy z grupy Alni i Alnico zostały opracowane na początku lat
30. ubiegłego wieku przez Mishimę. Pierwotny stop, o składzie odpowiadającym
w przybliżeniu formule Fe2NiAl, stał się podstawą
wszystkich stopów tej grupy magnesów. Materiały te charakteryzują
się wysoką remanencją, koercją niższą niż magnesy z ziem rzadkich
i ferryty, w zakresie 119÷143 kA/m, stosunkowo niską energią
magnetyczną oraz wysoką stabilnością temperaturową. Temperatura
Curie, zależnie od gatunku wynosi 810÷860°C, a temperatura
pracy 450÷550°C [1, 2].
Od czasu pierwszych wytopów magnesy Alni były modyfikowane
dodatkami stopowymi (Co, Ti, Cu, S, Nb) oraz udoskonalano
techniki ich wytwarzania (obróbka w polu magnetycznym, wytworzenie
struktury kolumnowej). Te zabiegi spowodowały wzrost
energii magnetycznej stopu z ziarnami kolumnowymi obrabianego
cieplnie w polu magnetycznym do poziomu ponad 72 kJ/m3. Obecnie
magnesy Alni oraz Alnico zawierają 0÷40% mas. Co, 12÷30%
mas. Ni, 7÷14% Al, 0÷8% mas. Ti, 0÷6% mas. Cu, reszta Fe [2].
Magnesy Alnico, zawierające powyżej 24% mas. Co, są jedyną
grupą materiałów magnetycznie twardych, których obróbka cieplna
przebiega z udziałem zewnętrznego pola magnetycznego. Dzięki
wysokiej zawartości kobaltu, który znacznie podnosi temperaturę
przemiany magnetycznej do zakresu, w którym jest możliwe wywołanie
procesu utwardzania magnetycznego. Proces ten ma charakter
dyfuzyjny i polega na wydzielaniu się fazy silnie magnetycznej
(Fe-Co) w postaci mikrowydzieleń wydłużonych w kierunku
działania pola magnetycznego w osnowie fazy słabo magnetycznej
(Al-Ni).
Pierwotnie materiały te produkowano jako odlewane. Otrzymane
w ten sposób magnesy są twarde (ok. 50÷55 HRC) i przez
swą gruboziarnistość podatne na kruche pękanie. Własności te
sprawiają szereg trudności podczas wytwarzania. Obróbka cieplna
i mechaniczna powoduje powstawanie w tym materiale pęknięć,
wykruszeń, a podczas szlifowania - wyrywanie całych ziaren z obrabianej
powie[...]
|
|
|
|
Wpływ mikrostruktury i składu chemicznego stopów na osnowie żelaza na ich odporność na zużycie ścierne oraz erozyjne
|
|
|
Tadeusz HEJWOWSKI
|
Identyfikacja czynników wpływających na zużycie materiałów jest
istotna z kilku względów - pozwala zbudować model i w ten sposób
określić prawdopodobny mechanizm zużywania oraz dobrać
materiały do konkretnych zastosowań. Najczęściej stosowanym
kryterium wstępnego doboru materiałów na elementy pracujące
w warunkach zużywania ściernego lub erozyjnego jest ich twardość.
Niemal wszystkie badania odporności na zużycie ścierne
lub erozyjne materiałów były dotychczas wykonywane z wykorzystaniem
piasku kwarcowego lub ścierniw o wyższej twardości,
a więc twardość stosowanych ścierniw z reguły przekraczała około
900 HV [1, 2].
Elementy maszyn i urządzeń przemysłu cementowego, na przykład
łopaty wirników i obudowy wentylatorów wyciągowych pieców
obrotowych do produkcji klinkieru oraz chłodniki klinkieru, ulegają
intensywnemu zużyciu ściernemu i erozyjnemu. Głównymi fazami
występującymi w ziarnach klinkieru portlandzkiego jest alit, którego
zasadniczym składnikiem jest krzemian trójwapniowy oraz belit,
składający się głównie z krzemianu dwuwapniowego [3]. Twardość
belitu jest wyższa od twardości alitu i wynosi 5 w skali Mohsa [3].
Twardość minerałów 4÷5 stopni w skali Mohsa odpowiada twardości
Vickersa 2000 do 4500 MPa [4]. Intensywność zużywania ściernego
materiałów silnie zależy od stosunku twardości ścierniwa do
twardości materiału i wzrost twardości ścierniwa może zwiększyć
intensywność zużywania o rząd, a nawet o dwa. Dla materiałów jednofazowych
praktycznie skokowy wzrost intensywności zużywania
obserwuje się przy wartości stosunku twardości około 1. Natomiast
dla materiałów wielofazowych wzrost intensywności zużywania zachodzi
w szerszym zakresie wartości i rozpoczyna się, gdy twardość
ścierniwa zrównuje się z twardością osnowy, a kończy, gdy twardość
ścierniwa przekracza twardość cząstek zbrojących. Jednak zużycie
materiałów wielofazowych może być większe od materiałów jednofazowych,
gdy w warunkach testu występuje efektywne usuw[...]
|
|
|
|
Wpływ obróbki kriogenicznej na procesy wydzieleniowe z przesyconych roztworów stałych na przykładzie martenzytu stali narzędziowej i przesyconego roztworu stałego stopu Al4,7%Cu
|
|
|
Ignacy Wierszyłłowski Waldemar Niemczyk
|
Obróbka kriogeniczna (OK) lub niskotemperaturowa obróbka
kriogeniczna w -196°C (NOK) po hartowaniu jest jedną z metod
uzyskiwania optymalnych właściwości narzędzi, części maszyn
i przedmiotów powszechnego użytku. Obróbka kriogeniczna jest
też stosowana do zwiększenia stabilności wymiarów przyrządów
pomiarowych, trwałości elektrod do zgrzewania oraz poprawy jakości
dźwięku instrumentów muzycznych [1÷4]. Obróbka ta wykorzystuje
zjawisko skurczu materiałów podczas obniżania temperatury.
Efekt ten jest tym większy, im wydzielona wskutek niego
energia swobodna jest większa [3, 4]. Dlatego na przemiany zachodzące
podczas NOK wpływa stopień zdefektowania materiału
przed NOK. Procesy hartowania i przesycania są podobne, gdyż
obróbce cieplnej poddawane są przesycone roztwory stałe. Różnią
się tym, że martenzyt jest przesyconym roztworem niemetalicznego
C w żelazie α, powstałym z austenitu wskutek przechłodzenia
podczas hartowania, a przesycony roztwór stały w stopach Al-Cu
nie ulega przemianie nawet podczas bardzo szybkiego chłodzenia,
przesycającym pierwiastkiem jest miedź. Oba roztwory są roztworami
odbiegającymi od stanu równowagi, przesyconymi wskutek
chłodzenia.
Celem pracy była analiza wpływu NOK na przemiany zachodzące
podczas procesów odpuszczania i starzenia i ich wpływ na
właściwości użytkowe.
Do badań wybrano stal NC11LV stosowaną na narzędzia zużywające
się wskutek ścierania, w której zachodzące podczas odpuszczania
procesy wydzieleniowe, powodujące wzrost twardości,
odgrywają decydującą rolę, oraz stop Al-4,7% Cu stosowany również
wtedy, gdy w wyniku starzenia uzyskuje się wysoką (jak na ten
stop) twardość.
Metodyka bada ń
Pierwszą partię próbek ze stali NC11LV, której skład podano w tabeli
1, austenityzowano przez 30 minut w temperaturze 1030°C,
hartowano w oleju, poddano niskotemperaturowej obróbce kriogenicznej
(NOK ) i odpuszczano. Schemat NOK (dla stali i stopu
Al) bez kontaktu próbek z ciekłym azotem przedst[...]
|
|
|
|
Wpływ reaktywnych dodatków stopowych na zwilżalność w układzie Ag/C
|
|
|
Danuta Wójcik -Grzybek Krystyna Frydman Natalia Sobczak Rafał Nowak
|
Znaczenie zjawisk międzyfazowych w układach metal/metal i metal/
ceramika jest niezwykle istotne w różnych dziedzinach inżynierii
materiałowej, takich jak na przykład wytwarzanie materiałów
kompozytowych, czy szeroko pojęte spajanie materiałów. Z praktycznego
punktu widzenia szczególnie ważnym problemem jest
uzyskanie wysokiej adhezji pomiędzy dwiema fazami w stanie
stałym. Powszechnie uważa się [1, 2] , że jest ona ściśle związana
z adhezją ciało stałe-ciecz w tym samym układzie. Projektując
proces technologiczny spajania materiałów, warto określić energię
adhezji w układzie ciecz-ciało stałe, nawet jeśli nie przewiduje się
spajania z fazą ciekłą [3].
Jednym z często badanych układów, o dużym znaczeniu w dziedzinie
materiałów kompozytowych, jest układ srebro/węgiel. Ciekłe
srebro nie zwilża węgla, ponieważ w układzie Ag/C składniki
nie reagują ze sobą i nie rozpuszczają się wzajemnie - wartość kąta
zwilżania > 90°. Praca adhezji (WA) w tym układzie może być zatem
opisana przez równanie Younga-Dupré:
WA = σlv(1 + cosθ) (1)
gdzie: σlv - energia powierzchniowa na granicy faz ciecz/gaz, θ - kąt
zwilżania.
W układach niereaktywnych, do jakich należy układ Ag/C, na
powierzchni międzyfazowej ciecz/ciało stałe dominują oddziaływania
wynikające z sił van der Waalsa. Wartość tych sił jest wprost
proporcjonalna do gęstości atomów na powierzchniach kontaktu
i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu ich odległości [4, 5]. Powoduje
to, że adhezja i zwilżalność zależy od gęstości atomów
na powierzchni kontaktu i związanej z nią orientacji krystalograficznej
podłoża, co potwierdzają wyniki badań prezentowane
między innymi w pracach [4, 5]. Autorzy pracy [5] badali wpływ
orientacji krystalograficznej na zwilżalność w układach niereaktywnych
typu metal/C (diament). W przypadku diamentu gęstość
atomów na płaszczyznach krystalograficznych maleje w kolejności
(111) > (110) > (100). Dla badanych w pracy metali (Bi, Pb,
Sn, Ag, [...]
|
|
|
|
Wytwarzanie drobnoziarnistego ferrytu w wielofazowej strukturze stali niskowęglowej
|
|
|
CEZARY KOLAN AGATA WROŃSKA JADWIGA LIS BARTOSZ KOCZURKIEWICZ
|
Stale niskowęglowe konstrukcyjne o podwyższonej wytrzymałości
ze względu na swoje zastosowanie powinny charakteryzować
się bardzo dobrym zestawem własności mechanicznych i technologicznych,
w tym również dobrą spawalnością i ciągliwością.
Dwie ostatnie własności zapewnia minimalizacja zawartości węgla,
jednakże wpływa to niekorzystnie na wytrzymałość stali konstrukcyjnej.
Problem ten można rozwiązać na dwa sposoby: przez zastosowanie
dodatków stopowych lub wytworzenie drobnoziarnistej
struktury [1]. Stale konstrukcyjne jako materiały powszechnego zastosowania
z założenia powinny być względnie tanie, więc pierwszy
z wymienionych sposobów nie jest dobrym rozwiązaniem. Bardziej
efektywne, a zarazem korzystniejsze z ekonomicznego punktu
widzenia jest wytworzenie drobnoziarnistej struktury [2].
W celu rozdrobnienia ziarna stal poddawana jest najczęściej
odpowiednio dobranym zabiegom obróbki cieplno-mechanicznej,
prowadzącym do zmian struktury w stanie stałym, głównie w wyniku
zmiany temperatury i czasu oraz przez zastosowanie odkształcenia
plastycznego.
Najczęstszymi zabiegami, które pozwalają kształtować strukturę
w stalach konstrukcyjnych o podwyższonej wytrzymałości są:
regulowane walcowanie i walcowanie ze sterowaną rekrystalizacją
(w tym również odkształcanie z zakresu międzykrytycznego
(α + γ)). Schemat kontrolowanego procesu termomechanicznego
przedstawiono na rysunku 1. Proces ten znalazł szerokie zastosowanie
szczególnie w produkcji blach ze stali konstrukcyjnych
niskowęglowych. Podstawowym założeniem tej technologii jest
otrzymanie bardzo drobnego, jednorodnego ziarna ferrytu oraz
drobnodyspersyjnych kolonii perlityczno-bainitycznych, co nadaje
stali podwyższoną wytrzymałość [3, 4].
Zmiany strukturalne mogą być realizowane przez odkształcanie
w trzech regionach (rys. 1) [3, 4]:
1. odkształcenie w obszarze rekrystalizacji - w tym zakresie temperatury
(powyżej ∼950°C) grube ziarno austenitu (a) jest rozdra[...]
|
|
|
|
Zastosowanie tomografii elektronowej do przestrzennego obrazowania mikroi nanocząstek w stopach metali
|
|
|
Adam Kruk Beata Dubiel Władysław Osuch Grzegorz Cempura Aleksandra Czyrska-Filemonowicz
|
Kształt, wielkość oraz rozkład przestrzenny wydzieleń w stopach
metali ma istotny wpływ na szereg ich własności. Stąd też, w wielu
przypadkach badań własności materiałów, ważne jest dokładne
określenie kształtu i wymiarów wydzieleń zarówno w mikro-, jak
i nanoskali. Zastosowanie transmisyjnej mikroskopii elektronowej
(TEM) pozwala uzyskać obrazy 2D, będące projekcjami Z badanego
fragmentu objętości próbki. Obrazy 2D dostarczają dużo cennych
z poznawczego punktu widzenia informacji o wewnętrznej
budowie materiałów, rodzaju i liczbie faz, ale z uwagi na fakt, iż
są projekcjami pewnej objętości, występuje nakładanie się obrazów
wydzieleń (obiektów), zalegających na różnej głębokości cienkiej
próbki. Przeprowadzenie dokładnej analizy kształtu wydzieleń,
rozkładu przestrzennego na podstawie konwencjonalnych metod
badań na TEM jest niemożliwe. Stąd w ostatnich latach pojawiło
się szereg prac, w których opisano nowe możliwości, jakie daje inżynierii
materiałowej zastosowanie metod tomograficznych (znanych
i stosowanych wcześniej w naukach biologicznych) do obrazowania
3D obiektów z wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii
elektronowej [1].
Tomografia jest metodą pozwalającą na uzyskanie przestrzennych
obrazów (3D) obiektu na podstawie zarejestrowanych obrazów
2D. Pierwszy tomograf, tzw. EMI skaner, został zbudowany w 1968
roku przez sir Godfreya Newbolda Hounsfielda z firmy EMI Ltd
z Wielkiej Brytanii. Podstawy matematyczne tego wynalazku są zasługą
austriackiego matematyka Johanna Radona. Już w 1917 roku
wykazał on, że obraz dwu- i trójwymiarowego obiektu można odtworzyć
w sposób zupełny ze skończonej liczby rzutów (projekcji)
tego przedmiotu. Pierwsze urządzenia próbujące wykorzystać idee
Radona budowali: w 1961 Willam Henry Oldendorf, w 1963 Allan
MacLeod Cormack, w 1968 David Kuhl i Roy Edwards. Wszyscy
oni przyczynili się do końcowego efektu osiągniętego przez Hounsfielda,
który jako pierwszy stworzył działający system do diagn[...]
|
|
|
|
Twój Profil
Twój koszyk
