Andrzej Baliński
StreszczenieArtykuł stanowi zestawienie ważniejszych wyników badań przeprowadzonych w związku z realizacją projektu badawczego własnego, dotyczącego możliwości zastosowania krajowych popiołów lotnych powstających ze spalania węgla kamiennego, jako osnowy ziarnowej mas formierskich oraz fazy zbrojącej odlewanych kompozytów stopu aluminium (kompozyty ALFA). Przedstawiono skład chemiczny krajowego popiołu lotnego, charakteryzującego się największą stabilnością składu chemicznego (zawartość głównych związków chemicznych - % wag.: SiO2 = 81,66%, Al2O3 = 6,69%, Fe2O3 = 4,37%, CaO = 4,29%, MgO = 1,58%), jego skład fazowy (kwarc, mullit, larnit) oraz charakterystyczne wartości temperatury związane z przemianami fazowymi (temperatura topnienia = 1435°C, temperatura płynięcia = 1494°C, stabilność wymiarowa do temperatury 1230°C). Omówiono badania wpływu zastosowania procesów odmywania i separacji magnetycznej popiołu lotnego na zmiany wartości jego gęstości helowej, powierzchni właściwej, składu chemicznego oraz fazowego. Proces odmywania powoduje istotne zmniejszenie zawartości sodu (o około 20% wag.), a także wapnia (o około 14% wag.) i magnezu (o około 11% wag.), usuniętych głównie z fazy szklistej. Zastosowanie tego procesu powoduje również spadek wartości gęstości rzeczywistej oraz powierzchni właściwej popiołu lotnego. Separacja magnetyczna popiołu lotnego powoduje usunięcie części magnetycznych w ilości około 26% w przeliczeniu na Fe2O3. Towarzyszy temu spadek zawartości glinu, sodu, potasu i wapnia. Procesowi usuwania fazy magnetycznej towarzyszy spadek gęstości rzeczywistej i powierzchni właściwej. Przedstawiono wyniki badań dotyczących aglomeracji popiołu lotnego z zastosowaniem granulatora talerzowego oraz ciśnieniowego. Stwierdzono, że obydwie metody aglomeracji nie umożliwiają uzyskania litego materiału. Uzyskane aglomeraty posiadają strukturę porowatą, jednakże wyraźnie większymi porami charakteryzują się aglomeraty uzyskane w procesie granulacji talerzowej. Badany popiół lotny zastosowano jako osnowę ziarnową do wytwarzania mas formierskich zgodnie z procesem Shawa, procesem termoutwardzalnym (ze szkłem wodnym jako spoiwem) oraz procesem CO2. Określono podstawowe właściwości technologiczne uzyskanych mas formierskich, ich odporność termiczną oraz wytrzymałość resztkową. Stwierdzono przydatność tego rodzaju mas formierskich do wytwarzania form i rdzeni dla odlewów wykonywanych ze stopów metali o temperaturze zalewania nie przekraczającej około 1000°C. Przeprowadzono analizę wpływu zastosowania masy formierskiej z udziałem popiołu lotnego jako osnowy ziarnowej, na skład chemiczny i morfologię granicznej warstwy odlewu ze stopu aluminium. Nie stwierdzono wpływu popiołu lotnego jako osnowy ziarnowej masy formierskiej, na zmianę mikrostruktury oraz morfologii odlewu. Badania możliwości zastosowania popiołu lotnego jako fazy zbrojącej kompozytów ALFA, poprzedzono badaniami właściwości fizykochemicznych osnowy ziarnowej w postaci popiołów lotnych, zużytej w procesie odlewania. Stwierdzono, że pomimo wysokiej reaktywności ciekłego Al i jego stopów w kontakcie z badanym materiałem nie zaobserwowano ich wzajemnego oddziaływania. Po zastosowaniu obróbki cieplnej wytworzonego kompozytu z zastosowaniem popiołu lotnego jako fazy zbrojącej wprowadzonej w ilości 5% wag. oraz materiału wyjściowego w postaci próbek ze stopu aluminium, wytrzymałość RP02 oraz Rm kompozytu wzrasta o około 10%, w porównaniu do analogicznych wartości materiału wyjściowego. Wartość A5 kompozytu maleje o około 60%, natomiast wartość HBW 5/250 wzrasta o około 55%, w porównaniu do analogicznych wartości materiału wyjściowego.
Słowa kluczowe: popiół lotny, aglomeracja, masa formierska, kompozyt,
 Pobierz artykuł 1.2 MB >>
Piotr Dudek, Paweł Darłak, Aleksander Fajkiel, Tomasz Reguła
StreszczenieZastosowanie nanomateriałów obejmuje coraz szersze obszary działalności człowieka. Ostatnie lata przyniosły wzrost zainteresowania aspektami nanotechnologii w metalurgii ciekło-fazowej, zwłaszcza w odlewnictwie. Materiały nanokrystaliczne mogą być wytwarzane nie tylko technikami krzepnięcia zaawansowanego z zastosowaniem ultraszybkich prędkości krystalizacji czy współczesnych technik napylania. Dotychczas stosowane procesy wytwórcze wyrobów z metali, stopów i kompozytów na ich osnowie, nawet tradycyjne, typu odlewania grawitacyjnego, również mogą prowadzić do pojawienia się w strukturze faz nanokrystalicznych według mechanizmu in situ. Obiecująco rysuje się perspektywa aplikacji w odlewnictwie nanomateriałów in vitro, np. jako fazy zbrojącej w metalowych materiałach kompozytowych czy w postaci nowej generacji modyfikatorów do metali i stopów. W artykule przedstawiono wyniki prac związanych z próbą uzyskania preparatów przeznaczonych do modyfikacji stopów aluminium nanocząsteczkami. Zarodkowanie stopu na tych wielkościach cząstek gwarantuje uzyskanie drobnoziarnistej struktury stopu. Preparaty te otrzymano na drodze mechanicznego rozdrabniania a następnie mechanicznego stopowania (mechanical alloying) proszków czystego aluminium oraz związków zawierających tytan i/lub węgiel, SiC i/lub bor. Zakres badań podjętych w pracy obejmował: • próbę mechanicznego stopowania mieszaniny proszków na bazie aluminium, węgla, tytanu i boru z różną zawartością (udziałem wagowym); • badania strukturalne otrzymanych preparatów (skład chemiczny, wielkość ziarn).
Słowa kluczowe: nanomateriały, stopy aluminium,
Pobierz artykuł 1.07 MB >>
Zenon Pirowski, Jacek Wodnicki, Jerzy Olszyński
StreszczenieW drugiej części pracy, opisującej rolę mikrododatków wanadu i boru w procesie kształtowania się struktury grubościennych odlewów z żeliwa ADI, omówiono wyniki przeprowadzonych badań własnych. W ramach pracy wykonano dwie serie wytopów żeliwa sferoidalnego wprowadzając mikrododatki tych pierwiastków zarówno do niestopowego żeliwa sferoidalnego, jak też do żeliwa zawierającego zwiększoną zawartości niklu i miedzi (skład typowego żeliwa ADI). Wytopy prowadzono stosując zaprawy żelazowo-niklowo-magnezowe. Przeprowadzono analizę termiczną procesu krzepnięcia odlewanych wlewków, wykonano obróbkę cieplną otrzymanych stopów, a następnie oceniono wpływ wprowadzanych dodatków boru i wanadu na hartowność badanego żeliwa.
Słowa kluczowe: innowacyjne materiały i technologie odlewnicze, obróbka cieplna, hartowanie z przemianą izotermiczną, żeliwo ADI, mikrododatki stopowe,
Pobierz artykuł 806.3 KB >>
Marta Homa
StreszczeniePraca przedstawia krytyczną analizę obecnego stanu wiedzy na temat badań nad żaroodpornością stali typu Fe-Cr-Al z grupy AFA (Alumina Forming Alloys), których zachowanie w środowisku gorących gazów jest od lat przedmiotem wnikliwych badań. W warunkach wysokotemperaturowego utleniania tworzy się na ich powierzchni ochronna warstwa zgorzeliny zbudowana z tlenku glinu, który może występować w różnych odmianach krystalograficznych. Odmiany fazowe mogą ulegać transformacji od niestabilnej fazy γ poprzez δ i θ do stabilnej fazy α. O rodzaju utworzonej fazy decyduje temperatura procesu utleniania, skład atmosfery oraz czas. Przemianom fazowym tlenku glinu towarzyszy zmiana szybkości utleniania stali, ponieważ niestabilne tlenki wykazują wyższe szybkości narastania niż stabilny tlenek α-Al2O3. Dodatkowo w trakcie transformacji fazowej obserwuje się zmiany morfologii powierzchni tworzących się zgorzelin. Fazy przejściowe na ogół występują w postaci płytek, bardzo cienkich długich kryształów (whiskerów) oraz tworów blaszkowych, tworzących silnie rozwinięte powierzchnie, podczas gdy faza α wykazuje budowę kolumnową a utworzona z niej powierzchnia zgorzeliny jest pofałdowana.
Słowa kluczowe: stal Fe-Cr-Al, wysokotemperaturowe utlenianie, zgorzelina Al2O3, transformacja fazowa, morfologia powierzchni,
Pobierz artykuł 1.33 MB >>
|
