BADANIA WTRĄCEŃ TLENKOWYCH W BRĄZIE KRZEMOWYM CUSI3ZN3MNFE METODĄ MIKROANALIZY RENTGENOWSKIEJ

Podobne dokumenty
Metale nieżelazne - miedź i jej stopy

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

MODYFIKACJA STOPU AK64

KRYSTALIZACJA I MIKROSTRUKTURA BRĄZU CuAl10Fe5Ni5 PO RAFINACJI

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

MODYFIKACJA BRĄZU SPIŻOWEGO CuSn4Zn7Pb6

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

WPŁYW MODYFIKACJI NA PRZEBIEG KRYSTALIZACJI, STRUKTURĘ I WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE BRĄZU CYNOWO-FOSFOROWEGO CuSn10P

WPŁYW MAGNEZU I BIZMUTU NA MODYFIKACJĘ STOPU AlSi7 DODATKIEM AlSr10

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7

MODYFIKACJA SILUMINU AK12. Ferdynand ROMANKIEWICZ Folitechnika Zielonogórska, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

ĆWICZENIE Nr 1/N. Laboratorium Materiały Metaliczne II. Opracowali: dr Hanna de Sas Stupnicka, dr inż. Sławomir Szewczyk

ANALIZA KRYSTALIZACJI STOPU AlMg (AG 51) METODĄ ATND

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

MODYFIKACJA BRĄZU CYNOWEGO CuSn10

WPŁYW SKŁADU CHEMICZNEGO I PARAMETRÓW ODLEWANIA NA STRUKTURĘ I WŁAŚCIWOŚCI MOSIĄDZÓW MANGANOWO-CYNOWYCH

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

MODYFIKACJA SILUMINÓW AK7 i AK9. F. ROMANKIEWICZ 1 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

Wiktor WODECKI. Wydział Odlewnictwa. Akademia Górniczo-Hutnicza, ul.reymonta 23, Kraków

Kod przedmiotu: IM.G.D1.4 Inżynieria materiałowa Rodzaj przedmiotu Specjalnościowy. Poziom przedmiotu Studia I stopnia. Liczba godzin/tydzień 2W e, 1L

WPŁYW ZABIEGÓW USZLACHETNIANIA NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

Politechnika Gdańska. Wydział Chemiczny. Katedra Elektrochemii, Korozji i Inżynierii Materiałowej. Materiały Konstrukcyjne

Metalurgia - Tematy Prac magisterskich - Katedra Tworzyw Formierskich, Technologii Formy, Odlewnictwa Metali Nieżelaznych

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTUR I MORFOLOGI PRZEŁOMÓW SILUMINU AK64

Stopy metali nieżelaznych

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1449

PL B1. Politechnika Świętokrzyska,Kielce,PL BUP 10/08. Wojciech Depczyński,Jasło,PL Norbert Radek,Górno,PL

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1050

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

WPŁYW PROCESU ODTLENIANIA I MODYFIKACJI NA UDZIAŁ I MORFOLOGIĘ WTRĄCEŃ NIEMETALICZNYCH STALIWA WĘGLOWEGO

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

MODYFIKACJA BRĄZU CuSn8 I JEJ WPŁYW NA SEGREGACJĘ CYNY

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

STOPY METALI NIEŻELAZNYCH

ĆWICZENIE Nr 7/N Opracowali: dr Hanna de Sas Stupnicka, dr inż. Sławomir Szewczyk

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 274

33/15 Solidiiikation of Metlłls and Alloys, No. 33, 1997 Krzejlnięcic Metali i Stopów, Nr JJ, 1997

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

Nauka o materiałach II - opis przedmiotu

BADANIE WYNIKÓW NAUCZANIA Z CHEMII KLASA I GIMNAZJUM. PYTANIA ZAMKNIĘTE.

WyŜsza Szkoła InŜynierii Dentystycznej im. prof. Meissnera

Do metali nieżelaznych stosowanych w budowie maszyn i urządzeń technicznych zalicza się: miedź, nikiel, cynk, cynę, ołów, aluminium, magnez i chrom

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

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

Zespół Szkół Samochodowych

Metale i niemetale. Krystyna Sitko

Wtrącenia niemetaliczne w staliwie topionym w małym piecu indukcyjnym

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Wykaz norm będących w zakresie działalności Komitetu Technicznego KT 301 ds. Odlewnictwa aktualizacja na dzień

Stopy żelaza Iron alloys

WYSOKOWYTRZYMAŁ Y SILUMIN CYNKOWO-MIEDZIOWY

Spis treści. Wstęp 9 ROK 2008

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

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

Nowa ekologiczna metoda wykonywania odlewów z żeliwa sferoidyzowanego lub wermikularyzowanego w formie odlewniczej

MIKROSTRUKTURA ODLEWNICZEGO STOPU MAGNEZU GA8

CIENKOŚCIENNE KONSTRUKCJE METALOWE

43 edycja SIM Paulina Koszla

STALE STOPOWE KONSTRUKCYJNE. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

PRZYGOTOWANIE I OCENA ZGŁADÓW METALOGRAFICZNYCH DO BADANIA MIKROSKOPOWEGO

ODPORNO NA KOROZJ WIELOSKŁADNIKOWYCH STOPÓW NA OSNOWIE Al-Mg

KOMISJA BUDOWY MASZYN PAN ODDZIAŁ W POZNANIU Vol. nr Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 2006 ADAM W. BYDAŁEK *

Recykling złomu obiegowego odlewniczych stopów magnezu poprzez zastosowanie innowacyjnej metody endomodyfikacji

Zespół Szkół Samochodowych

MODYFIKOWANIE STOPU CuSn10. Z. GÓRNY 1, S. KLUSKA-NAWARECKA 2, H. POŁCIK 3 Instytut Odlewnictwa, Kraków Zakopiańska 73

Elektrochemiczne osadzanie antykorozyjnych powłok stopowych na bazie cynku i cyny z kąpieli cytrynianowych

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

WPŁYW DOMIESZKI CYNKU NA WŁAŚCIWOŚCI SILUMINU EUTEKTYCZNEGO. A. PATEJUK Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 608

SILUMIN OKOŁOEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

Zadanie 2. Przeprowadzono następujące doświadczenie: Wyjaśnij przebieg tego doświadczenia. Zadanie: 3. Zadanie: 4

Stale niestopowe jakościowe Stale niestopowe specjalne

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 494

FILTRACJA STOPU AlSi9Mg (AK9) M. DUDYK 1 Wydział Budowy Maszyn i Informatyki Akademia Techniczno - Humanistyczna ul. Willowa 2, Bielsko-Biała.

IDENTYFIKACJA WYBRANYCH SKŁADNIKÓW STRUKTURY ODLEWNICZYCH STOPÓW CuZn

ĆWICZENIE Nr 5. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

SILUMIN NADEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

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

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

ZANIECZYSZCZENIA POCHODZĄCE Z INSTALACJI SIECI WEWNĘTRZNEJ

BUDOWA STOPÓW METALI

OK Autrod 1070 (OK Autrod 18.01)*

METALE LEKKIE W KONSTRUKCJACH SPRZĘTU SPECJALNEGO - STOPY MAGNEZU

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

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

MODYFIKACJA MOSIĄDZU OŁOWIOWEGO MO59 MODYFIKATORAMI ZŁOŻONYMI

MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE

O naszej konkurencyjności decydują: wysokie parametry jakościowe produktów, rzetelna obsługa, terminowość realizacji zamówień.

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

Instytut Spawalnictwa SPIS TREŚCI

w_08 Chemia mineralnych materiałów budowlanych c.d. Chemia metali budowlanych

Odlewnicze procesy technologiczne Kod przedmiotu

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Recenzja rozprawy doktorskiej mgr inż. Pauliny Zawadzkiej pt. Powłoki ochronne na grafitowych krystalizatorach dla przemysłu metali nieżelaznych

Mikroskopia optyczna i elektronowa Optical and electron microscopy

OCENA WYNIKÓW BADAŃ W GMINIE KUŹNIA RACIBORSKA. gleba lekka szt./ % 455/2200 0/0 119/26 53/12 280/61 3/1

Nowa technologia - Cynkowanie termodyfuzyjne. Ul. Bliska Skoczów Harbutowice jet@cynkowanie.com

Transkrypt:

BADANIA WTRĄCEŃ TLENKOWYCH W BRĄZIE KRZEMOWYM CUSI3ZN3MNFE METODĄ MIKROANALIZY RENTGENOWSKIEJ R. ROMANKIEWICZ, F. ROMANKIEWICZ Uniwersytet Zielonogórski ul. Licealna 9, 65-417 Zielona Góra 1. Wstęp Jednym z najbardziej uniwersalnych stopów, który w szerokim zakresie może zastępować brązy cynowe w trudnych warunkach eksploatacji jest wieloskładnikowy brąz krzemowo-cynkowo-manganowo-żelazowy CuSi3Zn3MnFe. Stop ten cechuje się zadowalającą odpornością korozyjną i odpornością na ścieranie, a pod względem właściwości mechanicznych przewyższa brązy cynowe ustępując jedynie wysokowytrzymałym brązom aluminiowym. Z tych względów znajduje on szerokie zastosowanie do produkcji części maszyn narażonych na korozję oraz zmienne obciążenia, a także armatury przemysłowej, wodnej i parowej, m. in. korpusów zaworów hydraulicznych i zaworów bezpieczeństwa [1]. Jest również stosowany do produkcji części maszyn dla przemysłu hutniczego, pracujących przy dużych obciążeniach i podwyższonych temperaturach pracy (do 300 C), a także łożysk ślizgowych pracujących przy obciążeniach statycznych (p v = 11,8 MN/m 2 m/s i v max 4 m/s) [2]. Istotną zaletą tego brązu jest jego przydatność do odlewania kokilowego [3]. Do niekorzystnych cech brązu krzemowego można zaliczyć dużą skłonność do rozpuszczania gazów oraz z powodu aktywnych chemicznie składników (krzem, mangan, cynk i żelazo), również skłonność do zażużleń, czyli zanieczyszczenia tlenkami składników stopowych. Jest to przyczyną dotkliwego obniżenia właściwości mechanicznych, korozyjnych i tribologicznych. Z tego względu istnieje potrzeba prowadzenia badań, które pozwolą na określenie rodzaju i morfologii wtrąceń niemetalicznych, co może stanowić dobrą podstawę do doboru odtleniająco-modyfikujących mikrododatków wpływających na doskonalenie struktury i właściwości tego cennego odlewniczego stopu konstrukcyjnego. Ze względów termodynamicznych istnieje możliwość występowania w analizowanym brązie tlenków żelaza, cynku i manganu oraz głównie tlenków krzemu.

2. Metodyka i wyniki badań Do badań użyto brązu krzemowo-cynkowo-manganowo-żelazowego CuSi3Zn3MnFe z gąski hutniczej o następującym składzie chemicznym: 3,89% Si; 3,97% Zn; 1,39% Mn; 0,86% Fe; 0,15% Sn; 0,04% Ni; 0,03% Pb; 0,02% Al; 0,01% Sb; 0,01% As; 0,01% Mg; 0,002% Bi; reszta Cu. Badania metalograficzne przeprowadzono pod kątem występujących w brązie wtrąceń tlenkowych. Wykorzystano do tego celu mikroanalizator rentgenowski JXA-50A, przy warunkach pracy: napięcie przyspieszające 25 KV; prąd wiązki 2-6 10 8 A. W tych warunkach granica zdolności rozdzielczej obrazu elektronowego wynosiła 10-7 -10-6 m. Granica wykrywalności pierwiastków zawarta była w przedziale 10-2% dla żelaza do 10-1% dla tlenu. Wykonano serię mikrofotografii obrazów elektronowych (SEI, AEI, TOPO i COMPO) oraz obrazów rozkładu powierzchniowego pierwiastków charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego takich pierwiastków jak: miedź, krzem, cynk, mangan, żelazo, aluminium i tlen. Rys. 1. Skaningowy obraz SEI wtrąceń w próbce brązu krzemowego CuSi3Zn3MnFe z gąski hutniczej Rys. 2. Skaningowy obraz AEI wtrąceń w próbce brązu krzemowego CuSi3Zn3MnFe z gąski hutniczej

Rys. 3. Skaningowy obraz TOPO wtrąceń w próbce brązu krzemowego CuSi3Zn3MnFe z gąski hutniczej Rys. 4. Skaningowy obraz COMPO wtrąceń w próbce brązu krzemowego CuSi3Zn3MnFe z gąski hutniczej Wyniki badań ilustrują rysunki 1-16. Rys. 1 prezentuje obraz wtrąceń tlenkowych jako obraz elektronów wtórnych (SEI). Rys. 2 przedstawia obraz wtrąceń tlenkowych jako obraz absorpcyjny informujący o topografii składu chemicznego (AEI), a rys. 3 prezentuje obraz topografii powierzchni wtrąceń (TOPO). Rys. 4 prezentuje niejednorodność składu chemicznego wtrąceń (COMPO). Rysunki 5-10 ilustrują liniowy rozkład takich pierwiastków jak: żelazo (rys. 5), mangan (rys. 6), aluminium (rys. 7), tlen (rys. 8), krzem (rys. 9) i cynk (rys. 10).

Rys. 5. Skaningowy obraz (COMPO) wtrąceń w próbce ilustrujący liniowy rozkład Fe Rys. 6. Skaningowy obraz (COMPO) wtrąceń w próbce ilustrujący liniowy rozkład Mn Rys. 7. Skaningowy obraz (COMPO) wtrąceń w próbce ilustrujący liniowy rozkład Al

Rys. 8. Skaningowy obraz (COMPO) wtrąceń w próbce ilustrujący liniowy rozkład O Rys. 9. Skaningowy obraz (COMPO) wtrąceń w próbce ilustrujący liniowy rozkład Si Rys. 10. Skaningowy obraz (COMPO) wtrąceń w próbce brązu krzemowego CuSi3Zn3MnFe z gąski hutniczej ilustrujący liniowy rozkład Zn

Rys. 11. Powierzchniowy rozkład żelaza w brązie Rys. 12. Powierzchniowy rozkład manganu w brązie Rys. 13. Powierzchniowy rozkład aluminium w brązie

Rys. 14. Powierzchniowy rozkład tlenu w brązie Rys. 15. Powierzchniowy rozkład krzemu w brązie Rys. 16. Powierzchniowy rozkład cynku w brązie Rysunki 11-16 ilustrują powierzchniowy rozkład następujących pierwiastków: żelaza (rys. 11), manganu (rys. 12), aluminium (rys. 13), tlenu (rys. 14), krzemu (rys. 15) i cynku (rys. 16).

3. Analiza wyników badań Przedstawione wyniki badań dowodzą, że w badanym brązie krzemowym występują złożone wtrącenia tlenkowe składające się głównie z tlenków żelaza, krzemu, manganu i aluminium, co potwierdzają obrazy powierzchniowego rozkładu pierwiastków (rys. 11-16). Nie stwierdzono natomiast dostrzegalnej obecności tlenków miedzi oraz cynku. Wtrącenia tlenków żelaza, krzemu, manganu i aluminium wykazywały rozmiary (0,3-1,8) 10-6 m, natomiast ich kompleksowe skupiska osiągały rozmiary (25-35) 10-6 m. Na podstawie wyników badań można określić pierwiastki mogące spełniać rolę skutecznych odtleniaczy dla brązu krzemowo-cynkowo-manganowego. Z dokonanej przez autorów analizy termodynamicznej wynika, że obecne w badanym brązie tlenki mogą być redukowane przez takie pierwiastki jak: cyrkon, lit, magnez, beryl oraz wapń. Uwzględniając trudności techniczne związane z silna reaktywnością litu ze składnikami atmosfery (tlenem i wilgocią) oraz trudności związane z wtapianiem litu do kąpieli metalowej przy braku odpowiednich stopów wstępnych, występują ogromne trudności przy praktycznym stosowaniu tego metalu. Stosowanie magnezu do odtleniania stopów miedziowo-krzemowych w ilości powyżej 0,02% powoduje wg S. Rzadkosza [4] zmniejszenie właściwości wytrzymałościowych oraz zwiększenie kruchości stopów. Zastosowanie berylu jest utrudnione z powodu silnej toksyczności tego metalu oraz jego wysokiej ceny. Nasuwa się zatem wniosek, że dobrymi odtleniaczami badanego brązu krzemowego, jak również innych stopów miedziowo-krzemowych mogą być takie metale jak: cyrkon oraz wapń. Stosowanie tych metali do odtleniania brązów krzemowych jest uzasadnione również tym, iż wg wcześniejszych badań autorów [5] spełniają one rolę modyfikatorów wywołujących rozdrobnienie struktury stopów miedzi, co w odniesieniu do cyrkonu potwierdziły również badania S. Rzadkosza [4]. O przewadze cyrkonu nad wapniem decyduje łatwiejsza dostępność wstępnych stopów miedź-cyrkon. 4. Wnioski Badania wtrąceń niemetalicznych w brązie krzemowo-cynkowo-manganowym CuSi3Zn3MnFe przeprowadzone metodą mikroskopii elektronowej i mikroanalizy rentgenowskiej wykazały, że wtrącenia te stanowią złożone tlenki krzemu, żelaza, manganu i aluminium. Stanowi to dobrą podstawę do wskazania wapnia, a zwłaszcza cyrkonu jako metali zalecanych do odtleniania brązów krzemowych. LITERATURA [1] Adamski Cz., Bonderek Z., Piwowarczyk F.: Mikrostruktury odlewniczych stopów miedzi oraz cynku, Wyd. Śląsk, Katowice, 1972. [2] Tokarski M.: Metaloznawstwo metali i stopów nieżelaznych w zarysie, Wyd. Śląsk, Katowice, 1985. [3] Górny Z., Sobczak J.: Nowoczesne tworzywa odlewnicze na bazie metali nieżelaznych, ZA-PIS, Kraków, 2005. [4] Rzadkosz S.: Odlewnictwo miedzi i jej stopów, Wyd. Odlewnictwa AGH, Kraków, 2013. [5] Romankiewicz F.: Modyfikacja miedzi i jej stopów, Komisja Nauki o Materiałach PAN, Oddział w Poznaniu, Politechnika Zielonogórska, Poznań-Zielona Góra, 1999.