WPROWADZENIE Jedną z kluczowych tendencji współczesnej inżynierii materiałowej jest poszukiwanie możliwości poprawy trwałości eksploatacyjnej narzędzi roboczych wykorzystywanych w procesach przeróbki plastycznej i ubytkowej na drodze zabiegów obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej. Zagadnienie to jest szczególnie istotne w przypadku procesów, w trakcie których obrabiane są materiały trudnoodkształcalne, takie jak np. stopy utwardzane wydzieleniowo (CuTi, CuCrZr). Jedną z takich metod jest proces wyciskania na prasie metodą KOBO. W metodzie tej, elementem kształtującym materiał i jednocześnie najbardziej narażonym na zużycie jest matryca. Wytrzymałość i trwałość matrycy jest zatem elementem kluczowym i w dużym stopniu determinuje możliwość wyciskania danego materiału. Efektami pracy są: podniesienie trwałości użytkowej matrycy oraz umożliwienie przeróbki materiałów, których wyciskanie w chwili obecnej jest utrudnione lub wręcz niemożliwe. W efekcie przeprowadzonych badań opracowane zostały warianty obróbki umożliwiające podniesienie odporności na zużycie elementów kształtujących prasy KOBO. Przeprowadzone badania potwierdziły możliwość przeróbki materiałów trudnodkształcalnych dzięki zastosowanej obróbce oraz jej wpływ na poprawę trwałości eksploatacyjnej matrycy. METODYKA BADAŃ Opracowano 5 wariantów obróbki celem ustalenia wpływu obróbek na trwałość i wytrzymałość matryc ze stali narzędziowej do procesu wyciskania. Pierwszy wariant opierał się na Rys. 1. Schemat wariantów połączeń obróbki cielnej i cieplno-chemicznej próbek ze stali narzędziowej Fig. 1. Diagram of variants of combinations of heat treatment and thermo-chemical treatment of tool steel 9 Rudy Metale 2018, R. 63, nr 10 klasycznie stosowanej obróbce dla tych narzędzi, polegającej na hartowaniu i odpuszczaniu. Wariant ten był wariantem referencyjnym. Zestawienie wszystkich analizowanych wariantów przedstawiono na rysunku 1. WYTWARZANIE MATERIAŁU BADAWCZEGO - więcej »
 

WPROWADZENIE Proekologiczna polityka Unii Europejskiej wywiera silny wpływ na przemysł energetyczny w krajach członkowskich w aspekcie zmniejszenia emisji zanieczyszczeń do atmosfery. Skutkuje to modernizacją istniejących bloków energetycznych oraz budową nowych na parametry AUSC (ang. Advanced Ultra Super Critical) [4, 6]. Podwyższenie parametrów pary pozwala na zwiększenie sprawności kotła nawet do 50% dla bloków nowobudowanych oraz na zmniejszenie emisji szkodliwych gazów (rys. 1) [13]. Na zwiększenie parametrów wpływają tzw. krytyczne elementy kotła, które pracują w wysokiej temperaturze i agresywnych warunkach. Elementy krytyczne kotła to m.in. wężownice i komory przegrzewacza pary, a także ściany szczelne. Dotychczas stosowanymi materiałami na elementy pracujące w ciężkich warunkach środowiskowych były stale nisko- i średniostopowe: 13CrMo4-5, 10CrMo9-10 raz stale stopowe o strukturze martenzytu: X10CrMoVNb9-1 [5, 12]. Wzrost parametrów pary do 680°C dyskwalifikuje powyższe materiały ze względu na ich brak wytrzymałości w wysokiej temperaturze. Dobrym rozwiązaniem jest stosowanie żaroodpornych stali o strukturze austenitycznej, np. TP347HFG lub SUPER 304. Jednakże pomimo ich dobrej odporności na korozyjne działanie gazów w podwyższonej i wysokiej temperaturze, nie posiadają tak dobrej wytrzymałości na obciążenia mechaniczne jak stopy niklu [2, 12]. Jednym ze stopów niklu jest umacniany roztworowo stop Inconel 617 z grupy Ni-Cr-Mo-Co. Skład chemiczny oraz mechanizm umocnienia powodują wysoką odporność stopu na pełzanie oraz odporność na korozję wysokotemperaturową [8]. [ ] [ ] 16 Rudy Metale 2018, R. 63, nr 8 Chrom oraz aluminium decydują o jego dobrej odporności na utlenianie wysokotemperaturowe, natomiast molibden i kobalt zwiększają właściwości mechaniczne [7]. Inconel 617 był jednym z materiałów badawczych w ramach niemieckiego projektu badawczego "FDBR02" oraz "DE-4", koordynowanego przez grupę roboczą CO więcej »
 

WSTĘP Odkrycie tytanu miało miejsce pod koniec XVIII w. w Kornwalii przez angielskiego pastora, chemika i geologa Williama Gregora. Cztery lata później niemiecki chemik Martin Heinrich Klaproth potwierdził fakt ujawnienia nowego pierwiastka nazywając go tytanem [7]. Tytan metaliczny pozyskano z kolei dopiero z początkiem XX w., ponad wiek później, według metody opracowanej przez M. Huntera. Przemysłowy rozwój produkcji tytanu umożliwiła jednakże technologia zaproponowana przez J. Krolla w roku 1932 (redukcja TiCl4 magnezem w atmosferze gazu szlachetnego), jakkolwiek do końca II wojny światowej tytan pozostawał metalem laboratoryjnym [7]. Pomimo wielu prób, np. metoda FFC, proces Krolla pozostaje do dziś najbardziej efektywnym i powszechnie stosowanym sposobem otrzymywania tytanu metalicznego. Rozwój technologii i możliwości otrzymywania tytanu przyczynił się do zwiększenia światowej podaży surowców pierwotnych tytanu. W latach 1920-1930 pozyskiwano łącznie od ok. 4,5 tys. t do 50 tys. t koncentratów ilmenitowych (FeTiO3), w czym największy udział miały Indie zapewniając 60-80% podaży [7]. Ujawnione w obliczu wojen światowych strategiczne znaczenie tytanu dla przemysłu lotniczego i obronnego, skutkowało niezwykle szybkim wzrostem produkcji tego surowca. W połowie wieku XX produkowano 800-900 tys. t koncentratów ilmenitowych, co odpowiada niemal 20% rocznym przyrostom w odniesieniu do roku 1920. Późniejsza dynamika wzrostu produkcji znacznie osłabła, niemniej do przełomu lat 80. i 90. odnotowywano 5% roczne zwyżki. Pojawili się nowi, wiodący producenci, najpierw USA, potem Australia i RPA. W wieku XXI podaż pierwotnych surowców tytanu (koncentratów ilmenitu i rutylu (TiO2) oraz żużli tytanowych) wzrosła z 4,5 mln t w roku 2000 do 6,5-7,0 mln t w roku 2016 [4]. Bieżąca produkcja skupia się w ok. 15 krajach, a liderują pod względem wielkości wytwórczości: RPA, Chiny, Australia, Kanada i Mozambik. Tytan to wysoce odporny na kor więcej »
 

WIADOMOŚCI IMN  SITMN  IGMNiR IMN LIDEREM PROJEKTU NR POIR.04.01.04-00- 0094/17 PT. "NOWA INNOWACYJNA TECHNOLOGIA COLDTRIBRAZE DO WYTWARZANIA LUTOWNICZYCH MATERIAŁÓW WARSTWOWYCH ZAWIERAJĄCYCH SPOIWA NA BAZIE SREBRA NA DRODZE WALCOWANIA PLATERUJĄCEGO NA ZIMNO" Instytut Metali Nieżelaznych został liderem w projekcie pt. "Nowa innowacyjna technologia COLDTRIBRAZE do wytwarzania lutowniczych materiałów warstwowych zawierających spoiwa na bazie srebra na drodze walcowania platerującego na zimno" o akronimie TRIBRAZE. Kierownikiem projektu jest dr inż. Wiesław Kazana. W ramach projektu przeprowadzone zostaną badania służące opracowaniu efektywnego energetycznie oraz ekonomicznie procesu otrzymywania lutowniczych materiałów warstwowych na drodze walcowania platerującego na zimno. Efekt realizacji projektu ukierunkowany jest głównie na innowację procesową. Jako główny cel podejmowanych działań w zakresie procesowym jest opracowanie innowacyjnej, kompleksowej technologii produkcji lutowniczych materiałów warstwowych na bazie srebra wraz z budową linii pilotażowej. Założenia techniczne procesu przewidują połączenie cząstkowych procesów wytwórczych w jeden zintegrowany proces. Zastąpienie stosowanych do tej pory procesów jednostkowych wykorzystywanych, jako autonomiczne ogniwa łańcucha procesowego w znaczący sposób wpłynie na obniżenie strat materiałowych oraz energetycznych. Zastosowanie proponowanej technologii pozwoli również na uproszczenie oraz skrócenie cyklu produkcyjnego, co wiąże się z uzyskaniem zdecydowanie lepszych wskaźników techniczno-ekonomicznych całego procesu. W aspekcie produktowym technologia ta umożliwi produkcję szerszego asortymentu spoiw warstwowych o podwyższonym poziomie właściwości użytkowych. Osiągnięcie założonego celu projektu będzie realizowane poprzez wzajemnie uzupełniające się działania kompleksowe, których elementami składowymi są właściwie sprecyzowane założenia projektu i jego e więcej »
 

WPROWADZENIE Klasyczne podejście do projektowania stopów metali zakłada, że jeden składnik występuje w nich jako główny, natomiast reszta w mniejszych ilościach dodawana jest jako dodatki stopowe, celem uzyskania pożądanych właściwości. W stopach o wysokiej entropii (ang. High Entropy Alloys, w skrócie HEA) występuje natomiast kilka równoważnych składników (najczęściej od pięciu do trzynastu), które są zmieszane w ok. równo- -atomowych ilościach [20]. Aby poprawnie zdefiniować stopy o wysokiej entropii i określić zasady ich projektowania, koniecznym jest także zrozumienie zjawiska entropii konfiguracyjnej procesu mieszania składników stopu. Stopy te charakteryzują się wysoką wartością entropii konfiguracyjnej ΔSc > 1,61R, rozumianej jako statystyczna miara możliwych konfiguracji ułożenia atomów w sieci krystalicznej, która stabilizuje fazę roztworu stałego [6, 3]. Dla roztworu doskonałego zmiana entropii konfiguracyjnej przedstawiona jest równaniem [3]: (1) gdzie: R - uniwersalna stała gazowa xi - udział składnika i Dla składu równo-atomowego, wartość entropii konfiguracji można określić korzystając z zasady Boltzmanna: (2) gdzie: k - stała Boltzmanna w - liczba możliwych konfiguracji układu R - uniwersalna stała gazowa n - liczba składników Wartość entropii konfiguracyjnej wyznacza graniczne ilości składników w stopach równo-atomowych o wysokiej entropii, co przedstawiono na rysunku 1. Często uważano, że stopy składające się z kilku elementów zmieszanych w ilościach ok. równo-atomowych tworzą skomplikowane i kruche mikrostruktury, a zatem nie prowadzono szerokich badań w tym zakresie. Naprzeciw temu założeniu stwierdzono, że zjawisko wysokiej entropii od którego stopy wzięły swoją nazwę, odgrywa ważną rolę w upraszczaniu mikrostruktur tak, że składają się w przeważającej części z prostych faz roztworu stałego ze strukturami ściennie centrowaną oraz przestrzennie centrowaną. Dolna granica pięciu składników wyzn więcej »