Wyniki 1-5 spośród 5 dla zapytania: authorDesc:"BARTŁOMIEJ WIERZBA"

New possibility to extend Wagner method for oxidation process modelling

Czytaj za darmo! »

Diffusion processes during the selective oxidation of an alloy containing a noble metal and a oxidizable metal were theoretically analyzed by C. Wagner. He had shown the analytical method to calculate the oxidation rate (growth of the scale) as a function of initial concentration of the reacting metal. Wagner simplified the problem of alloy oxidation assuming the constant concentration at the[...]

Uogólnienie metody Boltzmanna-Matano

Czytaj za darmo! »

Brak danych termodynamicznych w układach wieloskładnikowych jest jednym z głównych problemów podczas modelowania procesów dyfuzji w ciałach stałych [1]. Istniejące bazy danych współczynników dyfuzji są bardzo ubogie dla układów trój- i więcej składnikowych. Do tej pory brak było prostej metody pozwalającej na szybkie wyznaczenie współczynników dyfuzji chemicznej, w szczególności o silnej zależności od ułamka molowego pierwiastka tworzącego mieszaninę. Za początek nowoczesnego podejścia do modelowania procesów dyfuzji uważa się eksperyment Kirkendalla i Smigelskas, którzy udowodnili, że dyfuzja w ciele stałym zachodzi przez strumień wakancji, a nie przez bezpośrednią wymianę atomów, jak wcześniej uważano. Rok po tym odkryciu Darken zainspirowany wynikiem eksperymentu Kirkendalla rozwinął teorię dyfuzji chemicznej atomów - opisał ruch atomów względem sieci krystalicznej. Współczynniki dyfuzji wzajemnej w układach dwuskładnikowych wyznacza się za pomocą analizy Boltzmanna-Matano [2], opierając się na eksperymentalnym profilu stężeń w parze dyfuzyjnej. Taką analizę zaczyna się od wyznaczenia płaszczyzny Matano, czyli płaszczyzny początkowego połączenia pary dyfuzyjnej, względem której całka profilu stężeń po procesie dyfuzji, po obu stronach płaszczyzny jest sobie równa [3, 4]. Profil ten jest jednym z głównych wyników eksperymentalnego badania dyfuzji. Można go uzyskać za pomocą metod ilościowych i półilościowych, takich jak mikroanaliza rentgenowska (EPMA), metoda EDS (EDX) i innych, które pozwalają na uzyskanie wyniku w postaci stężenia składnika jako funkcji położenia w obszarze dyfuzji [5]. Płaszczyzna Matano jest ustalona arbitralnie i nie zmienia się w trakcie trwania procesu, a płaszczyzny sieciowe poruszają się względem niej z prędkością dryftu. W szczególności płaszczyzna Kirkendalla, która przed procesem dyfuzji pokrywa się z płaszczyzną Matano, a po procesie jest wyznaczona przez położenie markerów, porusza się ze zn[...]

Modelowanie i symulacje obróbki cieplno-chemicznej superstopów na bazie niklu

Czytaj za darmo! »

Modyfikacja warstwy wierzchniej metali i stopów za pomocą obróbki cieplno-chemicznej prowadzi do wytworzenia strefy dyfuzyjnej. W układach dwuskładnikowych strefa taka stanowi zwykle sekwencję faz pośrednich i roztworów stałych - zgodnie z diagramem równowagi fazowej. Dyfuzja w układach potrójnych i wieloskładnikowych może prowadzić do utworzenia dwufazowych stref o złożonej morfologii. Obydwa przypadki podlegają regule faz Gibbsa, która łączy liczbę faz w równowadze (p) i liczbę składników (n) z liczbą stopni swobody (f ). W warunkach równowagi izotermiczno-izobarycznej: f = n - p. Jeśli liczba składników wynosi dwa, to równowaga dwóch faz jest możliwa tylko dla ściśle określonych składów tych faz i dwufazowa strefa w dyfuzji nie tworzy się. Zwiększenie liczby składników o jeden daje f = 1, jeśli p = 2. W takim przypadku jeden z parametrów, od którego zależy równowaga w układzie, na przykład potencjał chemiczny jednego ze składników, może się zmieniać w objętości strefy dwufazowej. Gradient tego parametru stanowi siłę napędową dyfuzji. Zrozumienie dyfuzji w układach wieloskładnikowych - wielofazowych, w połączeniu z modelowaniem morfologii takich układów, powinno stanowić podstawę w projektowaniu metod cieplno-chemicznej modyfikacji warstwy wierzchniej materiałów. W pracach poświęconych temu zagadnieniu wprowadza się pojęcie ścieżki dyfuzji [1, 2]. W przypadku układów trójskładnikowych jest to krzywa, która na izotermicznym przekroju potrójnego diagramu fazowego reprezentuje zmiany średniego składu chemicznego w przekroju strefy dyfuzyjnej. Łączy punkty odpowiadające składom chemicznym badanej pary dyfuzyjnej i może przechodzić przez pola stabilności czystych faz oraz pola równowagi dwóch i trzech faz. Kształt ścieżki dyfuzji zależy od warunków początkowych procesu, tj. od składu chemicznego pary dyfuzyjnej oraz od współczynników dyfuzji pierwiastków w analizowanym układzie. W obrębie pól dwufazowych (np. α + β) je[...]

Ewolucja strefy dwufazowej podczas dyfuzji wzajemnej w stopach potrójnych

Czytaj za darmo! »

Zjawisko dyfuzji wzajemnej ma istotne znaczenie w ważnych technologiach materiałowych, takich jak otrzymywanie warstw i materiałów gradientowych albo spawanie dyfuzyjne. Jego zrozumienie i umiejętność modelowania są decydujące w projektowaniu i otrzymywaniu stabilnych połączeń dyfuzyjnych w materiałach. Najprostszy model dyfuzji wzajemnej opisuje ją jako ruch atomów w jednowymiarowej parze dyfuzyjnej, powstałej z połączenia dwóch metali. Strefa dyfuzyjna, jaka tworzy się w takim układzie, składa się zwykle z szeregu warstw związków międzymetalicznych i jednofazowych roztworów stałych. Sekwencja i grubości poszczególnych warstw mogą być określone przez porównanie profili stężeń pierwiastków z diagramem równowagi fazowej w danym układzie. Biorąc jednak pod uwagę, że stosowane komercyjnie materiały zawierają na ogół wiele pierwiastków stopowych, proste przedstawienie dyfuzji w parze podwójnej (dwuskładnikowej) nie jest wystarczające. Kluczowym, ale jak dotychczas nierozwiązanym, problemem związanym z dyfuzją wzajemną w stopach wieloskładnikowych jest możliwość przewidywania morfologii wielofazowej strefy dyfuzyjnej, która tworzy się w obszarze złącza. W zależności od wyjściowego składu chemicznego łączonych materiałów oraz warunków procesu (temperatury i ciśnienia) tworząca się strefa może mieć złożoną mikrostrukturę i zróżnicowany skład fazowy. Strefa dyfuzyjna w układach trójskładnikowych, A-B-C, może się składać z warstw jedno- i dwufazowych [1, 2]. W takim przypadku wygodnie jest przedstawić zmiany stężenia poszczególnych pierwiastków w parze dyfuzyjnej w postaci ścieżki dyfuzji odwzorowanej na przekroju izotermicznym diagramu równowagi fazowej. Ścieżka taka łączy brzegowe składy pary dyfuzyjnej i przechodzi przez pola faz, które mogą się tworzyć (ale niekoniecznie się tworzą) w czasie dyfuzji [3]. Jeśli ścieżka dyfuzji wchodzi w pole dwufazowe (np. α + β) pod pewnym kątem do konody, to w próbce tworzy się warstwa [...]

Modelowanie procesu pulsacyjnego nawęglania stali

Czytaj za darmo! »

Nawęglanie jest cieplno-chemiczną metodą modyfikacji warstwy wierzchniej stali, która istotnie zwiększa jej twardość i odporność na zużycie. Efekty nawęglania, tj. właściwości użytkowe i czas pracy elementów poddanych obróbce, zależą od grubości wytworzonej strefy dyfuzyjnej (zwykle około 1÷1,5 mm) oraz zawartości i rozmieszczenia węgla w tej strefie. Dlatego jest wymagany staranny dobór parametrów technologicznych procesu, z których najważniejsze to: temperatura, czas nawęglania oraz parametry atmosfery nawęglającej. Od parametrów tych zależą: współczynnik przenoszenia węgla przez granicę faz β i współczynnik dyfuzji węgla w stali [1÷6]. W celu uzyskania jak najlepszych rezultatów metody nawęglania są nieustannie modyfikowane. Jednocześnie coraz większy nacisk kładzie się na efektywne projektowanie procesu, umożliwiające dobór parametrów technologicznych i lepszą kontrolę technologii bez konieczności powtarzania wielu eksperymentów. Do szczególnie perspektywicznych technik nawęglania należy ekologiczna metoda nawęglania próżniowego z użyciem acetylenu w roli prekursora węgla [6]. Jej stosowanie pozwala zredukować czas procesu, a materiały poddane obróbce cechuje wysoka jakość. Nawęglanie próżniowe może być realizowane z wykorzystaniem techniki pulsacyjnej w następujących po sobie cyklach nawęglania (nasycania) i wyżarzania (dyfuzji) [7]. W każdym etapie nawęglania powierzchnia substratu jest nasycana węglem, potem dopływ gazu jest przerywany i węgiel dyfunduje w głąb próbki. Głębokość nawęglania i rozmieszczenie węgla w warstwie wierzchniej stopu mogą być modyfikowane między innymi przez dobór czasu nawęglania i wyżarzania oraz liczby impulsów. W tej pracy opisano model i metodę numeryczną umożliwiające projektowanie procesu nawęglania pulsacyjnego i optymalizację jego parametrów technologicznych. Proponowany model został zbudowany za podstawie równań konstytutywnych, w których uwzględniono dyfuzję węgla i składników [...]

 Strona 1