Compact Cu matrix composites reinforced with graphene were prepared by thermochemical processes and cold isostatic pressing. Thermophysical properties were investigated using laser flash analysis, differential scanning calorimetry, and dilatometry. From the results of the measurements, it follows that within the entire investigated temperature range, both the thermal diffusivity and the calculated values therefrom of the thermal conductivity of copper-graphene composites change according to the temperature changes. Above 500°C, abnormal decrease of the thermal diffusivity was registered for sample prepared from pure copper powder. In this case, the elevated temperature of test could cause sintering of copper particles, which were not coated by graphene. The as-received composites had higher thermal diffusivity and the thermal conductivity at the room temperature in comparison to the material obtained by standard pressing of pure copper powder. However, the production methods of some samples could cause their partial sintering. Based on the study, it could not be concluded that graphene only has impacts on the thermophysical properties.
This paper discusses technical problems related with casting of titanium alloys in centrifugal vacuum furnaces. The potentials of an analysis of the centrifugal casting process carried out in the Flow3D software CFD (Computational Fluid Dynamics) were presented. Simulations were carried out on a model set, which enables casting of two connecting rods for an I.C. engine. Changes in the mould filling process were examined for the three selected spinning velocities of the casting arm. The ranges of the metal flow velocity in mould were calculated as well as metal pressure in mould after reaching a predetermined spinning velocity. The results and the adopted mould geometry enabled determination of the magnitude of stress occurring in mould at the time of filling it with liquid titanium alloy. The paper presents a methodology for testing of the ceramic material strength using a four-point loading arrangement. The strength of the ceramic material was determined on samples heated at different temperatures. The obtained results enabled a thesis to be formulated that for pouring of moulds in a centrifugal vacuum furnace, the layered foundry ceramic moulds can be safely used, and the use of moulds that will provide the directional solidification of metal should be possible as well.Keywords: Centrifugal casting, innovative casting materials, titanium alloys, liquid ceramic slurries, ceramic mould W artykule przedstawiono problemy techniczne związane z odlewaniem stopów tytanu w próżniowych piecach odśrod-kowych. Zaprezentowano możliwości analizy procesu zalewania wirującej formy przeprowadzonej w programie Flow3D CFD (Computational Fluid Dynamics). Obliczenia symulacyjne prowadzono dla zestawu modelowego umożliwiającego odlanie dwóch korbowodów silnika spalinowego. Analizowano zmiany sposobu wypełniania formy dla trzech wybranych prędkości wirowania ramienia odlewniczego. Obliczono zakresy prędkości przepływu metalu w formie oraz ciśnienia metalu występują-cego w formie po osiągnięciu założonej prędkości obrotowej. Uzyskane wyniki oraz przyjęta geometria formy pozwoliły na wyznaczenie wielkości naprężeń występujących w formie w momencie wypełnienia jej ciekłym stopem tytanu. Przedstawiono metodykę badania wytrzymałości materiału ceramicznego wykorzystującego czteropunktowy układ obciążający. Wyznaczono wytrzymałość materiału ceramicznego dla próbek wygrzewanych w różnych temperaturach. Otrzymane wyniki pozwalają na przedstawienie tezy, że w podczas zalewania form w próżniowym piecu odśrodkowym będzie można bezpiecznie wykorzystywać warstwowe ceramiczne formy odlewnicze, oraz będzie możliwe zastosowanie form zapewniających założone kierunkowe krzepnięcie metalu.
Biocompatible porous materials may find use in the manufacture of bone implant components to facilitate bonding of prostheses with bone tissues. The paper presentsa relatively simple method of producing a porous material from the Ti6Al4V alloy by high pressure hot isostatic pressing (HIP). The process was carried out in capsules made of superplastic alloy. The capsules were filled with a mixture of powdered titanium and a carefully selected salt crystals. The mixing ratios had been calculated from the crystal geometry of the components. The experimental verification of the calculation results defined the mixture component ratios, and the processing program was defined, including the temperature and pressure values for the processing stages. Following the HIP process the capsules were opened and the produced material was cleared of salt and examined to determine porosity, size and geometry of voids, and compressive strength.
Streszczenie: W artykule przedstawiono technikę wytwarzania materiałów metalowoceramicznych przy wykorzystaniu obróbki cieplno-ciśnieniowej (HIP). Badania rozpoczęto od określenia parametrów fizykochemicznych jedenastu, zaproponowanych przez technologów firmy GONAR BIS sp. z o.o., kompozycji proszków opartych na bazie węglika wolframu i kobaltu. Stosując technikę mikrofluorescencji rentgenowskiej określono ich skład chemiczny. Wykorzystując różne techniki badawcze określono skład ziarnowy. Otrzymane wyniki ułatwiły wytypowanie mieszanek przeznaczonych do uzyskania techniką HIP materiałów na elementy robocze narzędzi przeznaczonych dla geotechniki. Opracowany proces HIP wykorzystuje nadplastyczność stopu tytanu Ti6Al4V. Wykonane z niego szczelne kapsuły pozwalają doprasować umieszczony w nich proszek w temperaturze wybranej z przedziału 725-1450°C, co pozwala na opracowanie przemysłowego procesu technologicznego w warunkach laboratoryjnych. Uzyskane zdjęcia struktur metalograficznych umożliwiły przeprowadzenie weryfikacji badań składu ziarnowego. Następny etap prac prowadzonych w warunkach przemysłowych doprowadził do wykonania doświadczalnych serii kształtek z wytypowanych materiałów. Prostopadłościenne kształtki pozwoliły na określenie wytrzymałości mechanicznej doświadczalnych połączeń: materiał metalowo-ceramiczny-lutowie-podłoże stalowe. Słowa kluczowe: kompozyt metalowo-ceramiczny, izostatyczne prasowanie na gorąco, synteza kompozytów, skład ziarnowy, skład chemiczny, wytrzymałość mechaniczna, narzędzia geotechniczne Abstract: The paper presents the technique of producing metal-ceramic materials using hot isostatic pressing (HIP). The study began by determining the physico-chemical parameters of eleven powder compositions based on tungsten carbide and cobalt proposed by the technologists of the GONAR BIS Ltd. company. Using the technique of X-ray microfluorescence their chemical composition was determined. Using a variety of research
Uzyskanie wysokiej jakości narzędzi skrawających jest związane między innymi z prawidłowo wykonanym połącze-niem węglika spiekanego z podłożem stalowym. Celem pracy było opracowanie techniki lutowania kompozytowych materiałów opartych na WC/Co z dodatkiem 10% trudno zwilżalnej fazy TiC ze stalą. Określono zwilżalność kształtek węglików spiekanych WC+TiC/Co przez ciekłe lutowie Cu87Mn10Co3. Obraz próbki lutowia umieszczonej na ogrzewanym wraz z nią podłożu WC/Co rejestrowano szybką kamerą cyfrową. Zarejestrowane obrazy umożliwiły porównanie zwilżalności powierzchni węglików śrutowanych oraz dodatkowo poddanych trawieniu elektrochemicznemu.Wykonano serię połączeń lutowanych w atmosferze ochronnej wykorzystując prostopadłościenne kształtki WC+TiC/Co, podłoża stalowe, niklową siatkę lutowniczą oraz lutowie Cu87Mn10Co3. Uzyskane wyniki pozwoliły wybrać optymalną metodę przygotowania powierzchni WC+TiC/Co przeznaczonej do lutowania na podłożu stalowym. Pomiar zwilżalnościWęgliki spiekane typu WC/Co należą do materiałów sła-bo zwilżalnych lutami twardymi. Przyczyną tego jest wystę-powanie na powierzchni materiału trudno zwilżalnych tlenków wolframu. TiC dodatkowo obniża zwilżalność węgli-ków spiekanych [1]. Do pomiaru zwilżalności powierzchni węglików spiekanych wykorzystano "Stanowisko do pomiaru kinetyki zwilżania podłoży lutowniczych" opracowane w firmie Gonar Bis Sp. z o.o.[2] umożliwiające przeprowadzenie pomiarów w mieszankach gazowych ochronno-redukcyjnych w cylindrycznej komorze kwarcowej otoczonej roboczą cewką indukcyjnego generatora zasilającego. Zestaw pomiarowy złożony z cylindrycznej kształtki (podłoża) WC+TiC/Co ø = 17,8 mm, h = 4,5 mm oraz próbki lutowia ø = 3 mm, h = 2 mm umieszcza się w komorze kwarcowej na wysokości cewki roboczej.Rys. 1. Stanowisko do pomiaru kinetyki zwilżania podłoży lutowniczych: 1 -rura kwarcowa, 2 -próbka lutowia, 3 -podłoże WC+TiC/Co, 4 -szybka kamera cyfrowa, 5 -rejestrator temperatury, 6 -komora robocza, 7 -cewka generatora, 8 -oświetlenie komory roboczej Po włączeniu zasilania następuje stopniowy wzrost temperatury zestawu pomiarowego. Geometria cewki pozwala na rejestrację procesu rozpływania lutowia na powierzchni badanych podłoży z wykorzystaniem szybkiej kamery cyfrowej.W celu zwiększenia zwilżalności węglików w produkcji przemysłowej ich powierzchnia jest śrutowana kulkami stalowymi. Następuje oczyszczenie powierzchni oraz uzyskanie morfologii powierzchni ułatwiającej rozpływanie lutowia. Ponieważ próbki podłoży WC+TiC/Co po procesie śrutowa-nia charakteryzowały się słabą zwilżalnością, dodatkowo modyfikowano je metodą elektrochemicznego wytrawiania [3,4]. Podczas trawienia usuwane są znajdujące się przy
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.