Krystyna Pietrzak, Natalia Sobczak, Jerzy J. Sobczak, Adam Klasik, Artur Kudyba, Paweł Darłak, Piotr Długosz, Andrzej Wojciechowski, Edmund Sienicki
StreszczenieMetodę kropli leżącej zaadaptowano do badań wpływu wielokrotnego przetapiania i odlewania metalowych materiałów kompozytowych na strukturalną stabilność zawiesiny metalowo-ceramicznej. Do badań stosowano komercyjny kompozyt o osnowie stopu aluminium A359 (AlSiMg) firmy DURALCAN zawierający ok. 20% obj. cząsteczek tlenku glinu. Kompozyt poddano 10-krotnemu przetopieniu i odlewano, stosując dwa procesy znacznie różniące się czasem krzepnięcia zawiesiny metalowo-ceramicznej, tj. odlewanie grawitacyjne oraz prasowanie w stanie ciekłym (squeeze casting). Próbki kompozytu po każdorazowym cyklu przetopu i odlewania poddano badaniom wysokotemperaturowym na podłożu z tlenku glinu w próżni w temperaturze 850°C w ciągu 30 min. Zarówno bezpośrednia obserwacja zachowania próbek kompozytu podczas ich nagrzewania, jak i analiza strukturalna zakrzepłych próbek wykazała, że podczas topienia powstająca kropla zawiesiny metalowo-ceramicznej nie ulega rozwarstwianiu i zachowuje stabilność w badanym okresie czasowym, niezależnie od liczby przeprowadzonych przetopów i zastosowanego następnie sposobu odlewania kompozytu.
Uzyskane wyniki potwierdzają dotychczasowe badania wskazujące na możliwość wielokrotnego przetapiania i ponownego odlewania kompozytów metalowych bez istotnej utraty ich właściwości użytkowych. Stwierdzona wysoka stabilność pierwotnej jednorodności zawiesiny metalowo-ceramicznej upoważnia do zakwestionowania powszechnie akceptowanej tezy o nieprzydatności odlewanych kompozytów metalowych do recyklingu.
Słowa kluczowe: kompozyty, recykling, wielokrotny przetop, stabilność zawiesiny metalowo-ceramicznej, metoda kropli leżącej,
 Pobierz artykuł 2.45 MB >>
Dorota Wilk-Kołodziejczyk, Adam Kowalski, Andrzej Opaliński, Krzysztof Regulski, Barbara Mrzygłód, Grzegorz Gumienny, Krzysztof Jaśkowiec
StreszczenieW pracy analizowano wpływ dodatków Ni i Cu na właściwości mechaniczne żeliwa ADI w odlewach o różnej grubości ścianek. Zastosowano plan eksperymentu, stosując kombinacje dodatku Ni w ilości 0,5% i 1,5% oraz dodatku Cu w ilości 0,5% i 1,0%. Zawartość pozostałych pierwiastków wynosiła: C = 3,3-3,6%, Si = 2,2-2,6%, Mn = 0,10-0,13%, P do 0,05%, S do 0,020% (% wag.). Wykonano 4 wytopy żeliwa, odlewając wlewki o grubości 25 mm, 50 mm i 75 mm. Sferoidyzację żeliwa przeprowadzono metodą przewodu elastycznego (otoczka stalowa wypełniona magnezem). W formach odlewniczych zastosowano specjalny układ filtrująco-modyfikujący. Z każdego wytopu i z każdego wlewka wykonano próbki wytrzymałościowe. Po hartowaniu izotermicznym zmierzono Rm i A5. Opracowano wielomiany aproksymujące (Rm, A5) = f(Ni,Cu). Wielomiany te pozwalają na dobór optymalnych dodatków Ni i Cu dla uzyskania wymaganej wytrzymałości bądź plastyczności. Na podstawie wielomianów wykonano wykresy trójwymiarowe obrazujące powyższe zależności.
Słowa kluczowe: żeliwo ADI, obróbka cieplna, właściwości mechaniczne, struktura,
Pobierz artykuł 1.43 MB >>
Andrzej Gazda
StreszczenieCelem badań było wyznaczenie termofizycznych charakterystyk żeliwa sferoidalnego zawierającego pierwiastki stopowe Cu, Ni, Mo i Mn, hartowanego z przemianą izotermiczną (ADI) i wytworzonego w wyniku standardowej, jednostopniowej obróbki cieplnej w różnych temperaturach.
Zależne od temperatury właściwości fizyczne strukturalnie zróżnicowanych stopów ADI były wyznaczone za pomocą technik analizy termicznej. Współczynnik rozszerzalności cieplnej, ciepło właściwe, gęstość, przewodnictwo temperaturowe i przewodność cieplna mogą być wykorzystane w projektowaniu zastosowań technologicznych, rozwoju baz danych i w komputerowej symulacji procesów zachodzących w żeliwie sferoidalnym przy wytwarzaniu ADI.
Proces ausferrytyzacji powoduje znaczne zmniejszenie przewodnictwa temperaturowego żeliwa ADI w porównaniu do wyjściowego żeliwa sferoidalnego w stanie po odlaniu, w temperaturowym zakresie stabilności struktury ausferrytycznej. Stwierdzono, że w miarę jak rośnie temperatura przemiany izotermicznej, przewodnictwo temperaturowe i przewodność cieplna maleją, mimo że rośnie ilość austenitu wzbogaconego w węgiel. Można to wyjaśnić wpływem drobnej, iglastej struktury ferrytu na charakterystyki transportu ciepła w badanym żeliwie sferoidalnym.
Słowa kluczowe: ADI, ausferyt, analiza termiczna, właściwości termofizyczne, przewodnictwo temperaturowe,
Pobierz artykuł 1.52 MB >>
Mateusz Stachowicz
StreszczenieW pracy podjęto próbę uzupełnienia informacji na temat wpływu zagęszczenia masy formierskiej ze spoiwami nieorganicznymi na podstawowe parametry wytrzymałościowe, tj.: wytrzymałość na rozciąganie i zginanie mas formierskich z uwodnionym krzemianem sodu po procesie szybkiego nagrzewania mikrofalowego. W badaniach zastosowano świeży piasek kwarcowy średni oraz trzy gatunki handlowego niemodyfikowanego uwodnionego krzemianu sodu o module molowym (SiO2/Na2O) w przedziale od 1,9 do 3,4. Masy sporządzone z 0,5% cz. mas. wody i 1,5% cz. mas. spoiwa zagęszczano wibracyjnie tak, aby osiągnąć różną gęstość pozorną (ϱ0) masy formierskiej. Badane parametry wytrzymałościowe po utwardzeniu i ostudzeniu próbek mas odnoszono do gęstości pozornej. Wyniki badań nad wpływem zróżnicowanego zagęszczenia odnoszono do dostępnych danych literaturowych. Występowanie zależności między gęstością pozorną a wytrzymałością na rozciąganie i zginanie utwardzonych mas potwierdzono za pomocą modeli liniowych dla korzystnego nagrzewania mikrofalowego, podobnie jak to ma miejsce w dotychczas opisanych przypadkach stosowania chemicznych metod sieciowania spoiw nieorganicznych. Ponadto na podstawie wykonanych badań stwierdzono występowanie podobnych przyrostów wytrzymałości na skutek zmian gęstości pozornej mas nagrzewanych mikrofalowo do tych, które zaobserwowano w masach utwardzanych chemicznie. Wyniki badań posłużyły do oceny jakości spoiw chemicznych stosowanych w odlewnictwie według kryteriów wytrzymałości przypadających na 1% wag. spoiwa w masie. W przypadku wszystkich badanych spoiw nieorganicznych stwierdzono korzystny stosunek wytrzymałości przeliczonej na udział 1% wag. spoiwa powyżej wartości 1,20 g/cm3 gęstości pozornej mas na osnowie piasku kwarcowego średniego.
Słowa kluczowe: odlewnictwo, masa formierska, uwodniony krzemian sodu, gęstość, mikrofale,
Pobierz artykuł 2.83 MB >>
Beata Grabowska
StreszczenieProces wiązania poprzez polimeryzację metakryloamidu prowadzono in situ na osnowie kwarcowej w temperaturze 25°C oraz w polu mikrofal (150°C; 800 W; 2,45 GHz). Skład mieszaniny reakcyjnej, oprócz metakryloamidu - jako monomeru, zawierał: inicjator (nadsiarczan amonu), aktywator (N,N,N’,N’-tetrametyloetylenodimina), upłynniacz (sorbitol) oraz osnowę kwarcową. Zmiany strukturalne powstałe wskutek oddziaływań makromolekularnych w mieszaninie reakcyjnej podczas procesu polimeryzacji metakryloamidu, a dalej konsolidacji ziaren osnowy, określono metodą spektroskopii w podczerwieni przy użyciu spektrometru z transformacją Fouriera (FTIR). Stwierdzono, że podczas sieciowania powstają nowe wiązania w obrębie grup polarnych, typu: -OH, >NH, >C=O oraz silanolowych (Si-O).
Ponadto przeprowadzono termoanalizę układu reakcyjnego w zakresie temperatury 25-500°C z zastosowaniem metody spektroskopii rozproszonego odbicia (FTIR-DRS). Badania te miały na celu określenie zakresu temperatury, w którym dochodzi do zmian związanych z sieciowaniem układu, a jeszcze nie jego termodestrukcją. Dla otrzymanego układu poreakcyjnego wykonano badania mikroskopowe metodą SEM. Uzyskana wiedza na temat procesu wiązania, poprzedzonego polimeryzacją metakryloamidu prowadzoną in situ na osnowie kwarcowej, pozwoli na podjęcie dalszych prac w obszarze technologii formowania i konsolidacji układów polimerowo-krzemianowych metodą druku 3D.
Słowa kluczowe: gelcasting, polimeryzacja, sieciowanie, utwardzanie, polimetakryloamid, osnowa mineralna,
Pobierz artykuł 2.36 MB >>
Beata Grabowska, Żaneta Kurleto-Kozioł
StreszczenieW pracy przedstawiono wyniki badań spektralnych (FTIR, UV-Vis) przeprowadzonych dla próbek nieaktywowanego bentonitu (wapniowego) posiadającego w swym składzie główny składnik mineralny montmorylonit (MMT). MMT, jako składnik bentonitu zawierający jony wapnia (Ca-MMT), poddano modyfikacji na drodze fizycznej i chemicznej. Proces aktywacji fizycznej zainicjowano działaniem pola ultradźwięków (40 kHz). Modyfikację chemiczną Ca-MMT, poprzez wymianę jonową kationów wapnia na kationy potasu, przeprowadzono z udziałem modyfikatora w postaci węglanu potasu, przy czasie aktywacji równym 1 h. W celu określenia efektywności przeprowadzonej modyfikacji dla zmodyfikowanych fizycznie i chemicznie próbek montmorylonitu (K-MMT) w bentonicie przeprowadzono cykl badań analitycznych, w tym strukturalnych (FTIR) oraz spektrofotometrycznych (UV-Vis). Stwierdzono, że rodzaj i sposób prowadzenia modyfikacji, w tym zmiana czasu działania czynnika fizycznego na nieaktywowany bentonit, wpływa na zdolność do wymiany jonowej montmorylonitu (CEC). Zarówno zmodyfikowany fizycznie (ultradźwięki), jak i chemicznie (kationy potasu) MMT w bentonicie wapniowym wykazuje CEC na nieco niższym poziomie od CEC wyznaczonego dla stosowanego w technologii mas formierskich bentonitu sodowego. Zmodyfikowany MMT może więc stanowić alternatywny materiał wiążący do zastosowania w masach klasycznych.
Słowa kluczowe: montmorylonit, modyfikacja montmorylonitu, wymiana jonowa, CEC, pole ultradźwięków,
Pobierz artykuł 1.9 MB >>
Karolina Kaczmarska, Beata Grabowska
StreszczenieDo badań strukturalnych (FTIR) i termoanalitycznych (DRIFT) skierowano modyfikowaną skrobię w postaci soli sodowej karboksymetyloskrobi (CMS-Na0,6) w formie wyjściowej stanowiącej roztwór koloidalny oraz w postaci usieciowanej na drodze fizycznej (temperatura, promieniowanie mikrofalowe). Zmodyfikowaną skrobię CMS-Na0,6 otrzymano na drodze eteryfikacji skrobi ziemniaczanej. W pierwszej części artykułu przedstawiono analizę strukturalną CMS-Na0,6 przed i po usieciowaniu czynnikami fizycznymi w oparciu o wyniki badań spektroskopii w podczerwieni (FTIR) uzyskanych techniką transmisyjną. W drugiej części ustalono zmiany strukturalne w eteryfikowanej skrobi, stosując technikę spektroskopii rozproszonego odbicia w zakresie średniej podczerwieni (DRIFT), rejestrując widma on-line w zakresie temperatury 25-500°C. Na podstawie przebiegów otrzymanych widm IR stwierdzono, że podczas działania czynników fizycznych (temperatura, promieniowanie mikrofalowe) dochodzi do usieciowania koloidu CMS-Na0,6 wskutek całkowitego odparowania wody rozpuszczalnikowej, a dalej dehydratacji i utworzenia wewnątrzcząsteczkowych i międzycząsteczkowych sieciujących wiązań wodorowych. Metodą spektroskopową DRIFT ustalono postęp termicznego rozkładu, jakiemu CMS-Na0,6 podlegał podczas kontrolowanego wzrostu temperatury w zakresie 25-500°C. Ustalono, że proces degradacji termicznej rozpoczyna się już w temperaturze 280°C. Przeprowadzona analiza otrzymanych wyników badań strukturalnych stanowi dopełnienie prac badawczych w zakresie zastosowania eteryfikowanej skrobi jako spoiwa w technologii mas formierskich.
Słowa kluczowe: badania spektroskopowe, sieciowanie, spoiwo polimerowe, skrobia modyfkowana,
Pobierz artykuł 2.62 MB >>
|
