Czasopismo | INŻYNIERIA MATERIAŁOWA | Rocznik 2024 - zeszyt 6

Zastosowanie metody EPR w badaniach wybranych materiałów stosowanych na rdzenie i formy ceramiczne do odlewów precyzyjnych

Application of the EPR method in the study of selected materials used for cores and ceramic molds in precision casting

10.15199/28.2024.6.4

IWONA ROGALSKA

nr katalogowy: 152194
10.15199/28.2024.6.4

Streszczenie

Wykazano przydatność metody elektronowego rezonansu paramagnetycznego (zwanego dalej EPR) do oceny defektów i zanieczyszczeń jonami Cr i Fe w materiałach stosowanych na rdzenie i formy ceramiczne do odlewów precyzyjnych. Przeprowadzono badania mające na celu poprawę jakości rdzeni i form ceramicznych, co bezpośrednio wpływa na jakość finalnego produktu do bezpośredniego zastosowania w przemyśle lotniczym. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów zależności temperaturowych widm elektronowego rezonansu paramagnetycznego proszków Al2O3, ZrO2 oraz mulitu w ykryto zanieczyszczenia domieszkami magnetycznymi, k tóre dla standardowych metod, np. dyfrakcji rentgenowskiej, są niezauważalne. Przeprowadzone badania wykazały, że spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego jest uniwersalną techniką, umożliwiającą uzyskanie cennych informacji dotyczących różnorodnych układów paramagnetycznych. Sprzyjają temu: wysoka czułość pomiarowa, selektywność, stosunkowo krótki czas pomiaru, a także nieskomplikowana preparatyka próbek.

Abstract

The effectiveness of the electron paramagnetic resonance (EPR) method in detecting defects and Cr, Fe ion contamination in materials used for ceramic cores and molds in precision casting was demonstrated. Research was conducted to enhance the quality of these ceramic cores and molds, directly impacting the final product’s quality for use in the aviation industry. By analyzing the temperature-dependent EPR spectra of Al2O3, ZrO2, and mullite powders, magnetic impurities were identified that are undetectable by standard methods, such as X-ray diffraction. The studies showed that EPR spectroscopy is a versatile technique that provides valuable information on various paramagnetic systems. This is due to its high measurement sensitivity, selectivity, relatively short measurement time, and straightforward sample preparation.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Jurczyk M., Jakubowicz J.: Nanomateriały ceramiczne, Wyd. Politechniki Poznańskiej (2004).
[2] Kuang X.Y.: Analysis of the electron paramagnetic resonance zero-field splitting for Fe3+ in sapphire. Phys. Rev. B 1 (36) (1987) 712–714.
[3] McClure D.S.: Comparison of the crystal fields and optical spectra of Cr2O3 and ruby. J. Chem. Phys. 38 (9) (1963) 2289–2294.
[4] Buzare J.Y., Silly G., Klein J., Scholz G., Stosser R., Nofz M.: Electron paramagnetic resonance investigations of α-Al2O3 powders doped with Fe3+ ions. Experiments and simulations. J. Phys. Condens. Matter 14 (43) (2002) 10331.
[5] Kulig D., Gieszczyk W., Stefaniuk I., Rogalska I., Marczewska B., Bilski P.: Study of impurities in alpha-Al2O3 powders and crystals using EPR spectroscopy. Chin. J. Phys. 55( 5) (2017) 2100–2105.
[6] Oziębło A., Konopka K., Kurzydłowski K. J., Szafran M., Bobryk E.: Odporność na pękanie kompozytów Al2O3-Fe otrzymanych metodą odlewania z ceramicznych mas lejnych. Kompozyty 3 (7) (2003).
[7] Stjernberg J., Antti M.-L., Ion J.C., Lindblom B.: Lab scale study of the depletion of mullite/corundum-based refractories trough reaction with scaffold materials. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. (18) (2011) 222004.
[8] Kobylanska-Szkaradek K., Gryczynska J.: Thermal stresses in the ZrO2-Y2O3 ceramic coating deposited by plasma spraying method on the nickel base super –allom. Inż. Mat. 3 (4) (2007) 179–182.
[9] Zawada A., Boczkowska A., Ziemkowska W., Kunicki A., Pietrzykowski A., Olszyna A.: Preparatyka nanocząstek Al2O3 do otrzymywania nanokompozytów poliuretanowych. Composites 6 (2006) 79-84.
[10] Sołgała A., Kunicki A., Olszyna A.: Wpływ modyfikatora prekursora tlenku glinu na morfologię otrzymanego nanoproszku Al2O3. Ceram. Mat. 60 (2008) 262–265.
[11] Zych Ł., Haberko K., Bućko M.M., Rutkowski P., Trybalska B., Piekarczyk J., Lach R.: Wpływ nanometrycznych cząstek tlenku cyrkonu na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne spieków tlenku glinu. Ceram. Mat. 60 (4) (2008) 254–257.
[12] Łodziana Z.: Własności tlenku glinu na podstawie obliczeń komputerowych. Rozprawa habilitacyjna, Kraków (2004).
[13] Bućko M.M., Pyda W., Grabowski G., Pędzich Z.: Influence of the inclusion shape on thermal stresses in a cubic ZrO2-Al2O3 composite. Kompozyty 6 (3) (2006) 9–64.
[14] Rogalska I.: Spektroskopia elektronowego rezonansu magnetycznego domieszek pierwiastków z grupy żelaza w proszkach Al2O3, ZrO2 oraz w nanocząstkach PbI2. Praca doktorska, Rzeszów (2017).
[15] Dziliński K., Kaczmarzyk T., Jackowski T.: EPR spectroscopy of iron azaporphyrins. CTB 33 (A) (2010) 55–60.
[16] Stefaniuk I., Potera P., Cebulski J.: The EPR measurements of Al2O3 powders and mullites used in aerospace industry for cores and shapes. CTB 33 (A) (2010) 227–230.
[17] Stefaniuk I., Potera P., Rogalska I., Cieniek B.: The multifrequency EPR measurements of mullite and Al2O3 powders used in aerospace industry, mat konf. IN-TECH, Budapest (2013).
[18] Stefaniuk I., Rogalska I.: Application of the EPR method for the study of the impurities in the powders used in ceramic cores and forms in the aerospace industry, JMTI 2(1) (2014) 8–16.
[19] Stefaniuk I., Rogalska I.: EMR study and superposition model analysis of Cr3+ and Fe3+ impurity ions in mullite powders used in aerospace industry. Nukleonika 60 (3) (2015) 399–403.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-6 , nr katalogowy 152194 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA- e-zeszyt (pdf) 2024-6 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł

Prenumerata

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - pakowanie i wysyłka	21.00 zł brutto 17.07 zł netto 3.93 zł VAT (stawka VAT 23%)

513.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Zeszyt

2024-6

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma