HUTNICTWO, GÓRNICTWO ›
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA ›
2011-6 |
| |
|
|
Prenumerata
|
Acoustic emission studies of the Portevin-Le Chatelier effect in Al-Mg-Mn (5182) alloy
|
|
Joanna Zdunek  Jan Płowiec Wojciech L. Spychalski Jarosław Mizera Krzysztof J. Kurzydłowski
|
Plastic elongation of many metals and alloys proceeds in fairly
uniform manner up to significantly large strains. Such plastic
behaviour is manifested in tensile tests in the form of smooth stressstrain
curves. However, some metallic materials exhibit a tendency
for strain localization, which results in discontinuities in the stressstrain
curves. An example of such behaviour is the Portevin-Le
Chatelier (PLC) effect appearing in the form of repeated stress
drops during tensile testing. Due to its practical and theoretical importance,
the PLC effect has been investigated for more than 80
years [1]. As a result a significant progress has been made in understanding
of the processes taking place during PLC serrated flow,
such as dislocation - point defects interactions and the shearing of
coherent particles. The potential role of the processes taking place
at the outer - surface of strained specimens also has been suggested
more recently [2].
Despite the progress made in the theory of the PLC effect, a number
of issues still remain unclear. These issues include a quantitative
description of the localized flow events and their relationship to the
characteristic of stress-drops which is far from being fully understood.
The aim of the currently reported study was to provide a better
insight into the PLC effect in an aluminium alloy. Acoustic emission
was used combined with signal analysis of serration on the
stress-strain curves. The experimental details have been designed
in a way which makes it also possible to extract the influence of
specimens geometry on the characteristics of PLC yielding.
Acoustic emission is now widely used to investigate such processes
as cracking, corrosion, phase transformations or plastic deformation
in composites [3], metals [4] and ceramics [5].
The Portevin-Le Chatelier effect is also known to generate
acoustic emission (AE) signals. Correlation between the generation
of deformation bands and AE signal[...]
|
|
|
|
ALFABETYCZNY SPIS AUTORÓW 2011
|
|
A
ADAMCZYK JUSTYNA.................................................................... nr 4, s. 294
ADAMCZYK LIDIA........................................................... nr 4, s. 289, 297, 655
ADAMEK GRZEGORZ..................................................................... nr 4, s. 439
ANDRZEJCZUK MARIUSZ................................................................ nr 2, s. 71
ANIOŁEK KRZYSZTOF..................................................................... nr 1, s. 44
ANYSZKA RAFAŁ............................................................................. nr 4, s. 301
ARKUSZ KATARZYNA.................................................................... nr 4, s. 485
ASTACHOV EWGENI....................................................................... nr 4, s. 719
B
BABUL TOMASZ............................................................... nr 4, s. 306, 309, 376
BACSÓ JÚLIUS.................................................................................... nr 2, s. 86
BAŁAGA ZBIGNIEW........................................................................ nr 4, s. 417
BANAŚ JACEK.................................................................................... nr 1, s. 30
BANASZEK KATARZYNA............................................................... nr 4, s. 312
BANASZEK MONIKA....................................................................... nr 4, s. 768
BARANOWSKA JOLANTA...................................................... nr 4, s. 316, 333
BARAŃSKA JUSTYNA..................................................................... nr 3, s. 190
BARTELA GRZEGORZ..................................................................... nr 4, s. 442
BAUER IWONA......................................................................... nr 4, s. 320, 324
BEDNARSKI PIOTR.................................................................. nr 4, s. 676, 797
BERAXA PAVOL...........................................................[...]
|
|
|
|
Makroporowata bioceramika oparta na ortofosforanach wapnia do zastosowań medycznych
|
|
|
JOANNA Czechowska ZOFIA Paszkiewicz DOMINIKA Siek ANNA Ślósarczyk
|
Bioceramika oparta na ortofosforanach wapnia (Calcium Phosphates
- CaPs) od wielu lat cieszy się niegasnącym zainteresowaniem
ze strony środowiska medycznego. Preparaty hydroksyapatytowe
(HAp) znane są ze swojej doskonałej biozgodności i są
szeroko wykorzystywane w medycynie do wypełniania ubytków
kostnych [1÷4]. Dużą popularnością cieszy się także bioceramika
whitelockitowa-β-TCP (β-Tricalcium Phosphate) oraz BCP (Biphasic
Calcium Phosphate), składająca się ze słabo resorbowalnej fazy
HAp oraz dobrze resorbowalnego β-TCP. Do tej grupy należy także
α-TCP stosowany jako surowiec do wytwarzania cementów kostnych
lub występujący jako odrębna faza krystaliczna w spiekanych
tworzywach CaPs. Do głównych zalet materiałów opartych na fosforanach
wapnia zalicza się: chemiczne i mineralogiczne podobieństwo
do składnika nieorganicznego kości, biozgodność w odniesieniu
do tkanek twardych i miękkich oraz możliwość wytwarzania
bezpośredniego wiązania z kością dzięki wykazywanej bioaktywności.
Wadą ceramiki CaPs jest stosunkowo mała wytrzymałość
mechaniczna i kruchość, limitująca jej zastosowanie do miejsc nie
przenoszących dużych obciążeń [1, 2].
W zależności od formy materiału ortofosforany wapnia znalazły
zastosowanie w różnych dziedzinach medycyny[1, 2, 5]:
-- ceramika gęsta jako implanty kostne dna oczodołu, implanty
ucha środkowego,
-- ceramika porowata do wypełniania ubytków kostnych w ortopedii,
chirurgii twarzoczaszki i stomatologii oraz perspektywicznie
jako skafoldy dla inżynierii tkankowej,
-- granule, "gruz" - w stomatologii, w realloplastyce stawu biodrowego
i kolanowego, do wypełniania przestrzeni kostnych po
usuniętych torbielach, naczyniakach, guzach,
-- cementy kostne - łatwo formowalne materiały w formie pasty,
wprowadzane do kości w postaci plastycznej, po związaniu
przyjmujące kształt ubytku i szczelnie go wypełniające,
-- pokrycia na implantach metalicznych, zapewniające dobre zamocowanie
implantu[...]
|
|
|
|
Numerical approach to predicting thermodynamic properties of ternary alloys
|
|
|
Jolanta Romanowska
|
Phase diagrams are determined from experimental methods such as:
thermal analysis, microstructure examination, pressure measurements
and others. However, the experimental determination of phase
diagrams is a time-consuming and costly task since the number of
possible subsystems increase drastically as the number of elements
increases. Experimental information for the entire phase diagram
is available for most of the binary systems, but experimental information
becomes increasingly sparse as the number of constituent
elements increases (for ternary, quaternary and higher-component
systems) [1]. There are many methods of modelling thermodynamic
properties and calculations of phase diagrams in complex systems
on the basis of thermodynamic properties and phase diagrams of
binary alloys constituting the complex alloy. One of them is a semi-
-empirical approach, referred as the CALPHAD method [2, 3]. It is
a combination of experimental observation and theoretical modelling
and depends on the quality of available experimental data. This
approach is based on the modelling of multicomponent systems
starting from pure components followed by more complex (binary
and ternary). The basic mathematical method is a minimization of
the Gibbs energy of the system for a given temperature, pressure
and overall composition. This approach is common to all currently
available software packages for the modelling of thermodynamic
properties and phase diagrams of multicomponent systems [4].
This paper presents a new numerical approach to modelling of
ternary systems on the basis of thermodynamic properties of binary
systems included in the investigated ternary system. The idea of
predicting exGϕ
ijk values is regarded as calculation of values of exGϕ
function inside a certain area (a Gibbs triangle) unless all boundary
conditions, that is values of exGϕ on all legs of the triangle are known
(exGϕ
ij, exGϕ
ik, exGϕ
jk). [...]
|
|
|
|
Problemy wytwarzania mikromagnesów do zastosowania w miniaturowych maszynach elektrycznych
|
|
|
Waldemar Kaszuwara Marcin Leonowicz Bartosz Michalski Piotr Pawlik
|
We współczesnej technice materiały magnetycznie twarde mają
coraz większe znaczenie. Są one obecne w większości nowoczesnych
urządzeń codziennego użytku. Pomimo ogromnej liczby
zastosowań na rynek materiałów magnetycznie twardych składają
się głównie cztery grupy materiały (magnesy typu metal ziem rzadkich-
metal przejściowy - RE-M, tzn. Nd-Fe-B i Sm-Co oraz ferryty
i Alnico).
O możliwości zastosowania materiału magnetycznie twardego
decydują dwa główne czynniki: właściwości magnetyczne i ich
zmiany następujące w podwyższonej temperaturze. Na rysunku
1 przedstawiono schematycznie właściwości magnetyczne reprezentowane
przez energię (BH)max i tzw. temperaturę pracy podstawowych
grup magnesów. Te właściwości oraz ceny magnesów
sprawiły, że światowy rynek materiałów magnetycznie twardych
został zdominowany przez bardzo tanie, chociaż o niskich właściwościach,
magnesy ferrytowe [1÷3] i znacząco droższe, ale o dużej
energii magnesy Nd-Fe-B [4÷6]. Jedynie do zastosowań wysokotemperaturowych
są stosowane bardzo drogie magnesy Sm-Co i Alnico
[7÷9].
To uproszczenie zasad doboru materiałów magnetycznie twardych
nie odnosi się do problemu rozmiarów magnesu. Od wielu
lat istnieje silna potrzeba miniaturyzacji urządzeń elektromechanicznych,
czego oczywistym przejawem jest duże zainteresowanie
systemami mikro-elektro-mechanicznymi (MEMS). Źródłami pola
magnetycznego mogą być magnesy lub cewki indukcyjne. Z analizy
przeprowadzonej w pracy [10] wynika, że wraz ze zmniejszaniem
wymiarów elementów zdolnych wytwarzać pole magnetyczne, magnesy
zyskują przewagę nad cewkami indukcyjnymi. Na rysunku
2 przedstawiono gęstość prądu potrzebną do wytworzenia pola
magnetycznego równego 1 T w zależności od wymiarów cewki.
Rys. 1. Energia (BH)max i temperatura pracy materiałów magnetycznie
twardych [na podstawie www.magnesy.pl]
Fig. 1. Maximum energy product (BH)max and working temperature of
hard magnetic materials [source: www.magnesy.pl]
Wraz ze zmni[...]
|
|
|
|
Rola złożonego azotku Cr(V, Nb)N - fazy Z w wysokochromowych stalach martenzytycznych
|
|
|
Grzegorz Golański JOANNA KĘPA
|
Obecny rozwój żarowytrzymałych stali/staliw jest ściśle związany
z wymaganiami proekologicznymi stawianymi energetyce konwencjonalnej.
Ograniczenia związane z emisją tzw. gazów cieplarnianych
do atmosfery przyczyniły się do opracowania i wdrożenia do
energetyki dwóch grup stali, tj. wysokochromowych stali martenzytycznych
oraz stali bainitycznych. Te nowe stale zostały opracowane
w wyniku modyfikacji składu chemicznego stali dotychczas
stosowanych w energetyce [1÷3].
Wprowadzenie do energetyki martenzytycznych stali zawierających
9÷12% Cr oraz dodatki i mikrododatki, m.in.: molibden, wolfram,
wanad, niob, azot czy też bor, umożliwiło podniesienie temperatury
ich eksploatacji nawet o 70°C w porównaniu z wcześniej
stosowanymi gatunkami stali [4]. Lepsze właściwości mechaniczne
stali nowej generacji w porównaniu z gatunkami konwencjonalnymi
stali wynikają z wykorzystania czterech mechanizmów umocnienia,
tj. wydzieleniowego, roztworowego, dyslokacyjnego i przez
rozdrobnienie ziaren [5].
Zawartość chromu w żarowytrzymałych, martenzytycznych
stalach na poziomie około 9% ogranicza jednak zastosowanie tych
stali do temperatury 580÷600°C. Stąd konieczność podwyższenia
zawartości chromu do poziomu około 12%, co umożliwia ich eksploatację
w temperaturze powyżej 600°C przez zapewnienie odporności
na utlenianie i korozję gazową. Jednak jak wykazała praktyka
inżynierska, żarowytrzymałe stale martenzytyczne zawierające co
najmniej 10% Cr ulegają w czasie eksploatacji w temperaturze powyżej
600°C bardzo szybkiej degradacji, tj. po czasie krótszym niż
10% przewidywanego czasu bezpiecznej eksploatacji następuje ich
przedwczesne niszczenie (rys. 1). Gwałtowny spadek wytrzymałości
na pełzanie spowodowany jest niestabilną mikrostrukturą - zachodzi
wydzielanie złożonego azotku Cr(V, Nb)N (fazy Z) kosztem
drobnodyspersyjnych wydzieleń typu MX [6÷8]. Brak w literaturze
polskiej prac dotyczących zagadnień związanych z tą problematyką
zainspirował au[...]
|
|
|
|
Struktura i właściwości odlewniczego stopu magnezu AE44 przeznaczonego do eksploatacji w temperaturze 180°C
|
|
|
Tomasz Rzychoń
|
Głównym odbiorcą stopów magnezu jest przemysł motoryzacyjny,
w którym największe zastosowanie znalazły stopy AM50
(Mg-5Al-0,5Mn), AM60 (Mg-6Al-0,5Mn) i AZ91 (Mg-9Al-0,8Zn).
Stopy te charakteryzują się dobrymi właściwościami mechanicznymi
w temperaturze otoczenia i dobrą odpornością korozyjną. Jedną
z najważniejszych zalet stopów Mg-Al jest dobra lejność i niska
temperatura topnienia, co umożliwia stosowanie wydajnych metod
odlewania ciśnieniowego do wytwarzania elementów o skomplikowanych
kształtach. Zasadniczą wadą stopów AM50, AM60 i AZ91
jest mała odporność na pełzanie, uniemożliwiająca ich zastosowanie
na obciążone elementy pracujące powyżej temperatury 120°C [1].
W celu zwiększenia odporności na pełzanie stopów Mg-Al
wprowadza się do nich dodatki stopowe: krzem, stront, wapń oraz
metale ziem rzadkich (RE), dodawane w postaci mischmetalu zawierającego
lantan, cer, neodym i prazeodym [2]. Na szczególną
uwagę zasługują stopy Mg-Al-RE. Stop AE42 (Mg-4Al-2RE)
charakteryzuje się dobrą odpornością na pełzanie do temperatury
150°C, natomiast nowo opracowany przez Hydro Magnesium stop
AE44 (Mg-4Al-4RE) charakteryzuje się dobrą odpornością na pełzanie
nawet do temperatury 200°C [3, 4].
Mała odporność na pełzanie stopów magnezu z aluminium jest
związana z obecnością niskotopliwej fazy β-Mg17Al12, co ułatwia
poślizg po granicach ziaren podczas eksploatacji w podwyższonej
temperaturze. Ponadto osłabieniu odporności na pełzanie sprzyjają
procesy wydzieleniowe fazy β zachodzące w przesyconych
obszarach roztworu stałego α-Mg [5]. Wprowadzenie metali ziem
rzadkich do stopów Mg-Al, które charakteryzują się dużym powinowactwem
do aluminium, powoduje, że podczas krzepnięcia tworzą
się fazy międzymetaliczne typu Al11RE3, Al2RE lub Al2,12RE0,88,
zmniejszając tym samym udział objętościowy fazy Mg17Al12. Jeżeli
stosunek RE/Al jest większy od 0,5 faza β nie jest obserwowana
w strukturze stopów Mg-Al krzepnących z szybkościami[...]
|
|
|
|
VI Zebranie Delegatów Polskiego Towarzystwa Materiałoznawczego
|
|
Dnia 25 listopada 2011 roku w Auli Głównej Akademii Górniczo-
Hutniczej w Krakowie odbyło się VI Zebranie Delegatów
Polskiego Towarzystwa Materiałoznawczego, podczas którego
ustępujący Prezes prof. dr hab. inż. dokonał podsumowania mijającej
kadencji Zarządu Głównego za lata 2008÷2011. Działalność
Oddziałów PTM Pomorskiego i Krakowskiego zostały
przedstawione przez ich Przewodniczących prof. dr hab. inż.
Andrzeja Zielińskiego i prof. dr hab. inż. Jana Kusińskiego.
Profesor Jerzy Lis w swoim wystąpieniu stwierdził m.in., że
w trakcie kadencji 2008÷2011 odbyło się 13 Spotkań Zarządu
w różnych ośrodkach inżynierii materiałowej w kraju. Sprawozdania
z tych obrad w formie protokółów dostępne były na
bieżąco na stronie internetowej Towarzystwa. Na posiedzeniach
Zarządu dyskutowano sprawy bieżące Towarzystwa i środowiska,
ustalano działania programowe i ich koordynację. Dzięki
obecności w Zarządzie wszystkich ważniejszych środowisk reprezentujących
inżynierię materiałową w kraju było możliwe
śledzenie na bieżąco zmian w środowisku i analizowanie problemów.
Obecnie Towarzystwo liczy 266 członków pochodzących
głównie z 28 wydziałów uczelni i instytutów naukowych oraz
nielicznie z przemysłu. N[...]
|
|
|
|
Wpływ długotrwałej eksploatacji na charakterystyki mechaniczne stali X20CrMoV12.1 stosowanej na komory przegrzewacza pary
|
|
|
Marek Cieśla Grzegorz Junak
|
Poprawa wskaźników techniczno-ekonomicznych bloku energetycznego
jest związana z uzyskaniem większej sprawności oraz
niezawodności poszczególnych jego urządzeń. Nieprzewidziane
postoje elektrowni wiążą się ze stratami finansowymi, dlatego aby
ograniczyć ryzyko występowania awarii oraz zapewnić ciągłość
pracy, powinno się między innymi zapewnić kontrolę stanu materiału
krytycznych elementów systemu energetycznego, szczególnie
tych, które przekroczyły tzw. "obliczeniowy czas pracy".
Obecnie pomimo wielu opracowań dotyczących oceny trwałości
instalacji energetycznych w dalszym ciągu nie przyjęto w kraju
jednoznacznej metodyki oceny stanu technicznego urządzeń oraz
procedur prognozowania dalszej bezpiecznej ich eksploatacji. Brak
jest również odpowiedniej dla tego typu zagadnień bazy danych
materiałowych, obejmującej charakterystyki zmęczeniowe oraz odporność
na pękanie materiałów.
Z tych względów w dalszym ciągu istnieje potrzeba gromadzenia
wyników badań materiałowych w celu opracowania ogólnych
podstaw i powszechnie akceptowanych procedur prognozowania
trwałości komór, jak również grup obiektów o podobnych warunkach
użytkowania. Jest to szczególnie istotne, ponieważ warunki
te decydują o mechanizmach niszczenia w tym pękania, a więc od
nich zależą kryteria, które powinny być stosowane do oceny stanu
technicznego danego elementu lub urządzenia.
Elementy krytyczne kotła ze względu na pracę w warunkach
wysokiej temperatury i ciśnienia są narażone na wcześniejsze zużycie
niż pozostałe. Ze względu na temperaturę pracy dzieli się je
na pracujące powyżej oraz poniżej temperatury granicznej. W grupie
urządzeń pracujących powyżej temperatury granicznej, oprócz
rurociągów parowych oraz korpusów turbin, znajdują się również
komory przegrzewacza pary.
Podczas rozruchu i odstawiania bloku energetycznego w urządzeniach
energetycznych może dochodzić do przeciążeń, w wyniku
których ich elementy są narażone na powstawanie odkształceń plastycz[...]
|
|
|
|
Twój Profil
Twój koszyk
