CHARAKTERYSTYKA ZMIAN STRUKTURALNYCH W WARSTWIE POŁĄCZENIA SPAJANYCH WYBUCHOWO BIMETALI



Podobne dokumenty
NAUKA I TECHNIKA WOBEC WYZWANIA BUDOWY ELEKTROWNI JĄDROWEJ POLSKIE TOWARZYSTWO NUKLEONICZNE MĄDRALIN 2013

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

Zadania badawcze realizowane na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

Łączenie metali techniką zgrzewania wybuchowego

charakterystyka bimetali cyrkon-stal zgrzewanych wybuchowo przy różnych parametrach procesu

LABORATORIUM SPEKTRALNEJ ANALIZY CHEMICZNEJ (L-6)

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

43 edycja SIM Paulina Koszla

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Instytut Spawalnictwa SPIS TREŚCI

Skonstruowanie litowo-deuterowego konwertera neutronów termicznych na neutrony prędkie o energii 14 MeV w reaktorze MARIA (Etap 14, 5.1.

Wpływ długotrwałej obróbki cieplnej na trwałość zmęczeniową bimetalu cyrkon-stal

zastosowanie technologicznej warstwy pośredniej w układach platerowanych wybuchowo na przykładzie układu cyrkon stal

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1449

Technologie Materiałowe II Spajanie materiałów

Metody łączenia metali. rozłączne nierozłączne:

PODSTAWY OBLICZEŃ CHEMICZNYCH.. - należy podać schemat obliczeń (skąd się biorą konkretne podstawienia do wzorów?)

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Obróbka cieplna zgrzewanych wybuchowo bimetali ze stali austenitycznych

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 11

WYBRANE MASYWNE AMORFICZNE I NANOKRYSTALICZNE STOPY NA BAZIE ŻELAZA - WYTWARZANIE, WŁAŚCIWOŚCI I ZASTOSOWANIE

Metody i techniki badań II. Instytut Inżynierii Materiałowej Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki ZUT

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA 3. CPV Wymogi techniczne Zgodnie z załącznikiem nr 1

Rozwój pęknięć przy cyklicznym zginaniu w złączu cyrkon-stal powstałych w wyniku zgrzewania wybuchowego

STABILNOŚĆ STRUKTURALNA STALI P92 W KSZTAŁTOWANYCH PLASTYCZNIE ELEMENTACH RUROCIĄGÓW KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH ANDRZEJ TOKARZ, WŁADYSŁAW ZALECKI

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 193

CHARAKTERYSTYKA MECHANIZMÓW NISZCZĄCYCH POWIERZCHNIĘ WYROBÓW (ŚCIERANIE, KOROZJA, ZMĘCZENIE).

Recenzja. (podstawa opracowania: pismo Dziekana WIPiTM: R-WIPiTM-249/2014 z dnia 15 maja 2014 r.)

Recykling złomu obiegowego odlewniczych stopów magnezu poprzez zastosowanie innowacyjnej metody endomodyfikacji

Materiałoznawstwo. Wzornictwo Przemysłowe I stopień ogólnoakademicki stacjonarne wszystkie Katedra Technik Komputerowych i Uzbrojenia

Stale niestopowe jakościowe Stale niestopowe specjalne

Technologie Materiałowe II Spajanie materiałów

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

TEMAT PRACY DOKTORSKIEJ

OK SFA/AWS A 5.11: (NiTi3) zasadowa. Otulina:

PL B1. Sposób lutowania beztopnikowego miedzi ze stalami lutami twardymi zawierającymi fosfor. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL

Metale nieżelazne - miedź i jej stopy

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

ĆWICZENIE Nr 8. Laboratorium InŜynierii Materiałowej. Opracowali: dr inŝ. Krzysztof Pałka dr Hanna Stupnicka

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 15

Nowoczesne Materiały i Technologie Modern Materials and Technologies. forma studiów: studia niestacjonarne. Liczba godzin/zjazd 2W, 1L

iglidur G Ekonomiczny i wszechstronny

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Kierunek studiów: Mechanika i Budowa Maszyn semestr II, 2016/2017 Przedmiot: Podstawy Nauki o Materiałach II

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI POWLOK CERAMICZNYCH NA BAZIE CYRKONU NA TRYSKANYCH NA STOP PA30

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH

Sympozjum Inżynieria materiałowa dla przemysłu

Stopy żelaza Iron alloys

ĆWICZENIE Nr 2/N. 9. Stopy aluminium z litem: budowa strukturalna, właściwości, zastosowania.

Metaloznawstwo II Metal Science II

Nowoczesne stale bainityczne

ĆWICZENIE NR 9. Zakład Budownictwa Ogólnego. Stal - pomiar twardości metali metodą Brinella

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

SPAWANIE ELEKTRONOWE I SPAWANIE TIG BLACH Z TYTANU TECHNICZNEGO

Materiałoznawstwo i obróbka cieplna w spawalnictwie Material science and heat treatment in welding. Liczba godzin/tydzień: 2W E, 2L,1C

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL

Nowoczesne metody metalurgii proszków. Dr inż. Hanna Smoleńska Materiały edukacyjne DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO Część III

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Stal - definicja Stal

Wytrzymałość Materiałów

Doświadczenia eksploatacyjne i rozwój powłok ochronnych typu Hybrid stosowanych dla ekranów kotłów parowych

Zespół Szkół Samochodowych

SILUMIN NADEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

Technologie Materiałowe II Wykład 2 Technologia wyżarzania stali

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

Co to jest stal nierdzewna? Fe Cr > 10,5% C < 1,2%

ĆWICZENIE Nr 8. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Opracowali: dr inż. Krzysztof Pałka dr Hanna Stupnicka

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 2

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: MIM s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Nazwa przedmiotu INSTRUMENTARIUM BADAWCZE W INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Instrumentation of research in material engineering

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 12

Ćwiczenie 5 POMIARY TWARDOŚCI. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wprowadzenie

Stopy metali nieżelaznych

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Zakład Metaloznawstwa i Odlewnictwa

Badania mechaniczne PN-EN ISO : Wersja angielska Data publikacji: Zastępuje:

Logistyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PLASTYCZNOŚĆ. Zmiany makroskopowe. Zmiany makroskopowe

BADANIA URZĄDZEŃ TECHNICZNYCH ELEMENTEM SYSTEMU BIEŻĄCEJ OCENY ICH STANU TECHNICZNEGO I PROGNOZOWANIA TRWAŁOŚCI

Austenityczne stale nierdzewne

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: MIM IS-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Inżynieria spajania

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH

Stopy żelaza. Mechanika i Budowa Maszyn I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Inżynieria Materiałowa

POWŁOKI PVD. Współczynnik tarcia. Temperatura pokrycia. Grubość powłoki. TiN Titan Nitrid. TiCN Titan Carbo Nitrid. EXXTRAL AlTiN.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Naprężenia i odkształcenia spawalnicze

STRUKTURA STOPÓW UKŁADY RÓWNOWAGI FAZOWEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wpływ metody odlewania stopów aluminium i parametrów anodowania na strukturę i grubość warstwy anodowej 1

Stale konstrukcyjne Construktional steels

iglidur J Na najwyższych i na najniższych obrotach

PODSTAWY SKRAWANIA MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

Transkrypt:

Mariusz Prażmowski 1, Henryk Paul 1,2, Fabian Żok 1,3, Aleksander Gałka 3, Zygmunt Szulc 3 1 Politechnika Opolska, ul. Mikołajczyka 5, Opole. 2 Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, ul. Reymonta 25, Kraków 3 Zakład Technologii Wysokoenergetycznych EXPLOMET, ul. Oświęcimska 121H, Opole, CHARAKTERYSTYKA ZMIAN STRUKTURALNYCH W WARSTWIE POŁĄCZENIA SPAJANYCH WYBUCHOWO BIMETALI

Schemat reaktora PWR materiały stosowane na elementy konstrukcyjne [1]. [1] T. Allen, J. Busby, M. Meyer, D. Pettic: Materials chellenges for nuclear system, Materials Today, December 2010, vol 13, nr 12.

Zgrzewanie wybuchowe Technologia zgrzewania wybuchowego jest procesem łączenia metali pod wpływem zderzenia z dużymi prędkościami (pod dużym ciśnieniem), wywołanymi kontrolowaną detonacją ładunku wybuchowego. Front detonacji - WYBUCH MATERIAŁ WYBUCHOWY np. blacha Zr, Cu, itp.. MATERIAŁ NAKŁADANY - MATERIAŁ PODSTAWOWY - np. blacha stal, Al. itp. PODŁOŻE np. pryzma z piasku

Stopy Zr w budowie reaktora jądrowego Charakterystyka Zr: Nieprzepuszczalność produktów rozszczepienia, Odporność na uszkodzenia radiacyjne, Niska aktywność przy napromieniowaniu neutronami, Dostateczna wytrzymałość mechaniczna, Niska prędkość pełzania w wysokich temperaturach, Dostateczna przewodność cieplna, Bardzo powolne wchodzenie w reakcję z paliwem i chłodziwem.

Stopy Zr w budowie reaktora jądrowego Stop Skład chemiczny [%] Własności mechaniczne R m R 0,2 A A 300 C Zircaloy-2 Sn = 1,2 1,7 Cr = 0,05 0,15 Fe = 0,07 0,20 Ni = 0,03 0,08 N = 0,03 0,08 O = 0,010 480 200 310 100 22 35 Zircaloy-4 Sn = 1,1 1,5 Cr = 0,06 0,14 Fe = 0,20 0,24 N < 0,01 O = 0,10 0,16 Zr+1%Nb Nb =1 350 200 200 120 30 33 Zr+2,5%Nb Nb =2,5 450 300 280 200 25 23 Zr+5%Nb Nb =5 650 530 - - 20 17 Źródło: Melechow R., Tubielewicz K.: Materiały stosowane w energetyce jądrowej, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej 2004. Zircadyne (Zr 700) C=0,05 Fe,Cr=0,2 H=0,005 Hf=4,5 N=0,025 O=0,1 379-309 - 35 -

Materiał do badań

Badania własności mechanicznych

Mikrostruktura materiałów wyjściowych Struktura materiałów w stanie wyjściowym: (a) Zr 700, (b) stal P 355. Pow. 100x

Badania mikrostruktury Charakterystyka strefy złącza w zależności od zastosowanych parametrów wybuchu: (a) 3h, (b) h, (c) 2h, (d) 1,5 h.

Badania mikrostruktury Podstawowe parametry złącza: H wysokość fali, L długość linii złącza, n długość fali, P pole powierzchni przetopień. Parametry opisujące kształt fali oraz ilość strefy przetopionej. Numer płyty h 1,5 h 2 h 3 h Długość linii złącza L [ m] Średnia wysokość fali H [ m] Średnia długość fali n [ m] Sumaryczne pole pow. przetopień P [ m 2 ] Równoważna grubość przetopień RGP [ m] 8804 73 471 48 526 5,51 8367 104 660 36 970 4,42 9092 60 435 5 567 0,61 9270 104 796 1 897 0,20

Badania mikrostruktury Wpływ odległości początkowej na parametry granicy połączenia

Pomiar mikrotwardości Zmiany mikrotwardości mierzone wzdłuż 3 linii prowadzonych przez granicę rozdziału łączonych blach, dla wszystkich 4 przypadków, w odległości do 0.5mm od granicy połączenia. Obciążenie 50G.

Mikrotwardość w obszarze wydzieleń HV0,025 Przykład wykonanych pomiarów mikrotwardości w obszarze strefy przetopienia, obciążenie 50G. Mikroskopia świetlna.

Badania mikrostruktury Mikrostruktura w strefie połączenia, analiza SEM, obraz w elektronach wstecznie rozproszonych.

Zmiany składu chemicznego w warstwie połączenia Zmiany koncentracji Zr i Fe w obszarze połączenia. Analiza SEM, obraz w elektronach wstecznie rozproszonych. Mikroanaliza punktowa SEM/EDX

Wnioski i spostrzeżenia Przeprowadzone badania pozwoliły sformułować następujące wnioski: Możliwe jest wytworzenie bimetalu Zr stal technologią zgrzewania wybuchowego o dobrych własnościach mechaniczny, przy właściwym doborze parametrów procesu. Własności mechaniczne wytworzonych bimetali, tj. wytrzymałość na ścinanie RS oraz odrywanie Ro, są silnie uzależnione od odległości początkowej pomiędzy blachami; ich wartość zwiększa się wraz ze wzrostem odległości. Charakterystyczne parametry strefy połączenia, szczególnie ilość przetopień w złączu, są determinowane przez odległość początkową łączonych blach; zwiększanie odległości powoduje spadek wartości współczynnika RGP, tj. następuje zmniejszenie udziału objętościowego ilości stref przetopionych w obszarze połączenia.

Wnioski i spostrzeżenia Występowanie warstwy przetopionej w obszarze połączenia zmniejsza własności wytrzymałościowe bimetalu. W wyniku procesu zgrzewania wybuchowego następuje umocnienie obydwu łączonych materiałów w pobliżu granicy rozdziału, przy czym wyraźniej jest ono zaznaczone w stali a słabiej w Zr. Wielkość strefy umocnionej jest silnie przy tym determinowana odległością pomiędzy płytami. Największy wzrost umocnienia zarówno w płycie stalowej, jak i Zr występuje w obszarach bezpośrednio przyległych do granicy. Lokalne przetopienia prowadzą do tworzenia się różnego typu związków międzymetalicznych o składzie równowagowym jak również nie występującym na układzie równowagi Zr-Fe.

Badania platerów w Politechnice Opolskiej RODZAJE BADANYCH POŁĄCZEŃ ZGRZEWANYCH WYBUCHOWO: połączenia stal węglowa stal austenityczna typu 316L ; zastosowanie ściany sitowe, połączenia miedź tytan ; zastosowanie elektrody stałowymiarowe, połączenia stal węglowa miedź ; zastosowanie szyny prądowe, połączenia aluminium miedź ; zastosowanie elementy zacisków prądowych, połączenia stal węglowa tytan - aluminium ; zastosowanie łączniki spawalnicze, połączenia stal austenityczna tytan, połączenia tytan nikiel; zastosowanie elementy elektrolizera membranowego.

Dziękuję za uwagę Praca naukowa finansowana ze środków budżetowych na naukę w latach 2010-2013 jako projekt badawczy nr:nn507 457839