Issuu on Google+

INSTYTUT

ODLEWNICTWA

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom XLVIII

Numer 1

SPIS TREŚCI 1. JERZY J. SOBCZAK: Od Redakcji .......................................................

5

2. LUDMIL DRENCHEV, JERZY J. SOBCZAK: Sterowanie strukturą w hipotetycznych gazarach gradientowych ..........................................

13

3. ZBIGNIEW ADAMCZYK, KATARZYNA JASZCZÓŁT, BARBARA JACHIMSKA: Określenie właściwości fizykochemicznych i stabilności termicznej hydroksyapatytu ..................................................................

21

4. MARTA BIEL-GOŁASKA, IZABELA KALEMBA: Odporność na zużycie oraz biozgodność narzędzi stomatologicznych ulepszanych różnymi powłokami ............................................................................................

31

5. TOMASZ REGUŁA, MARIAN BRONICKI, MARZENA LECH-GREGA, EDWARD CZEKAJ: Ocena możliwości kształtowania właściwości mechanicznych odlewniczego stopu magnezu AZ91 przez zastosowanie odpowiedniej obróbki cieplnej ...............................................................

41

6. IRENA IZDEBSKA-SZANDA: Badania korelacji pomiędzy rodzajem i ilością modyfikatora a przemianami wysokotemperaturowymi i wytrzymałością resztkową mas z udziałem modyfikowanych krzemianów sodu .....................................................................................................

49

Księga1.indb 1

2008-05-09 12:05:09


PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom XLVIII

Rok 2008

Zeszyt 1

CONTROL OF GRADED STRUCTURE IN GASARS STEROWANIE STRUKTURĄ W HIPOTETYCZNYCH GAZARACH GRADIENTOWYCH Ludmil Drenchev*, Jerzy Józef Sobczak** * Institute of Metal Science, 67 Shipchenski Prohod Street, 1574 Sofia, Bulgaria ** Foundry Research Institute, 73 Zakopianska Street, 30-418 Krakow, Poland

Abstract Development of instruments for micro- and macrostructure design in functionally graded materials is a challenge for the modern industry. In this path, mathematical modeling and numerical simulation are extremely helpful techniques for design and investigations of functionally graded materials. The aim of this paper is to show the possibility for production of gasars with graded porous structure. This is done by means of comprehensive mathematical model of fered by the authors in a previous work. The way to control the structure by means of processing parameters is discussed on the basis numerical experiments related to copper/hydrogen system. Key words: gasars, highly porous materials, designing, functionally graded materials, mathematical modeling, numerical simulation, copper-hydrogen system, oriented structure

Streszczenie

Rozwój metod projektowania mikro- i projektowanie makrostruktury materiałów określanych mianem funkcjonalnych gradientowo stanowi wyzwanie dla nowoczesnego przemysłu. Modelowanie matematyczne i symulacja numeryczna są technikami niezmiernie pomocnymi w zakresie wyznaczania wytycznych technologicznych dla opracowania i przewidywania właściwości danej klasy materiałów. Celem danej pracy jest analiza możliwości wytwarzania nowego rodzaju materiałów – hipotetycznych gazarów – charakteryzujących się gradientową strukturą porowatą. Opierając się na wynikach poprzednich praca autorów, zaproponowano model matematyczny, umożliwiający sterowanie strukturą mediów porowatych o ukierunkowanej strukturze por. Poczynione założenia przedyskutowano na podstawie numerycznych eksperymentów dotyczących układu miedź – wodór. Stwierdzono, że podstawowymi parametrami technologicznymi procesu wytwarzania gazarów o strukturze gradientowej jest parcjalne ciśnienie gazu, wywierane na ciekły metal przed i w trakcie krzepnięcia. Zmiana ciśnienia prowadzi do zasadniczych zmian w ilości zarodków i por w odniesieniu do jednostki powierzchni. Uzyskiwana porowatość może się wahać w szerokim zakresie 0-40%, co pozwala na wytworzenie materiału o wysokim gradiencie właściwości. Słowa kluczowe: gazar, materiały wysokoporowate, projektowanie, materiały funkcjonalne gradientowe, modelowanie matematyczne, symulacja numeryczna, układ miedź – wodór, struktura ukierunkowana 13

Księga1.indb 13

2008-05-09 12:05:10


PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom XLVIII

Rok 2008

Zeszyt 1

DETERMINATION OF PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES AND THE THERMAL STABILITY OF HYDROXYAPATITE OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNYCH I STABILNOŚCI TERMICZNEJ HYDROKSYAPATYTU Zbigniew Adamczyk*), Katarzyna Jaszczółt**, Barbara Jachimska*, * Institute of Catalysis and Surface Chemistry, PAS, 8 Niezapominajek Street, 30-239 Kraków, Poland ** Foundry Research Institute, 73 Zakopianska Street, 30-418 Krakow, Poland *) author to whom correspondence should be addressed: ncadamczyk@cyf-kr.edu.pl

Abstract Hydroxyapatite [1-3] of structural formula Ca10(PO)6(OH)2 (HAp) and calcium triphosphate Ca3(PO)2 (TCP) powder sand suspensions have been characterized physicochemically. Physicochemical characteristics involved the analysis of phase composition using the X ray diffraction, the powder morphology using SEM method, determination of specific surface area by the BET method, the grain distribution of HAp water suspensions using laser diffractometer and the zeta potential as a function of suspension pH (isoelectric point) by the measurement of the electrophoretic mobility. Key words: calcium triphosphate, polyelectrolytes, slurries, hydroxyapatite

Streszczenie Badania fizykochemiczne przeprowadzono dla proszków i suspensji hydroksyapatytu [1-3] o wzorze strukturalnym Ca10(PO)6(OH)2 (oznaczonym dalej jako HAp) oraz trójfosforanu wapnia Ca3(PO)2 (oznaczonego dalej jako TCP). Badania fizykochemiczne obejmowały analizę składu fazowego przy użyciu dyfrakcji rentgenowskiej, morfologię proszków przy pomocy metody SEM, wyznaczenie powierzchni właściwej metodą BET, rozkład ziarnowy suspensji wodnych HAp przy użyciu dyfraktometru laserowego, oraz potencjału zeta w funkcji pH suspensji (punktu izoelektrycznego) na drodze ruchliwości elektroforetycznej. Słowa kluczowe: trójfosforan wapnia, polielektrolity, spoiwa, hydroksyapatyt

21

Księga1.indb 21

2008-05-09 12:05:12


PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom XLVIII

Rok 2008

Zeszyt 1

ODPORNOŚĆ NA ZUŻYCIE ORAZ BIOZGODNOŚĆ NARZĘDZI STOMATOLOGICZNYCH ULEPSZANYCH RÓŻNYMI POWŁOKAMI WEAR RESISTANCE AND BIOCOMPATIBILITY OF DENTAL TOOLS UPGRADED BY DIFFERENT COATINGS Marta Biel-Gołaska*, Izabela Kalemba** * Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków, Polska ** Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

Streszczenie Narzędzia stomatologiczne ulegają zniszczeniu, zarówno w procesie ich użytkowania, jak i podczas sterylizacji oraz dezynfekcji. Celem zwiększenia trwałości wierteł stomatologicznych i pincet oraz zwiększenia zgodności biologicznej podjęto próbę ulepszenia ich powierzchni poprzez wytworzenie powłok z TiN i TiAlN. Powłoki zostały naniesione technologią PAPVD (Plasma Assisted Physical Vapour Deposition).Przeprowadzono dwuletnie badania eksploatacyjne wierteł stomatologicznych i pincet oraz obserwacje metalograficzne powierzchni zużytych po 3, 6, 9, 12 i 24 miesiącach. Wyniki badań zostały przedstawione w niniejszym artykule. Słowa kluczowe: narzędzia stomatologiczne, powłoki TiN i TiAlN, metoda PAPVD, badania metalograficzne, biozgodność, badania eksploatacyjne

Abstract Dental tools are sometimes damaged as a results of exploitation or during sterilization and desinfection. The aim of durability improving of dental borers and tweezers and increasing of the biocompatibility was modification of the surface of tools by TiN and TiAlN coatings. The coatings were made by PAPVD technology (Plasma Assisted Physical Vapour Deposition). The dental borers and tweezers were observed after the operation time of 3, 6, 9, 12 and 24 months. The results of investigation are presented in this article. Key words: dental tools, TiN and TiAlN coatings, PAPVD method, metallographic observations, biocompatibility, wear resistance

Wprowadzenie Od szeregu lat wśród stomatologów istnieje duże zainteresowanie wiertłami, które miałyby nie tylko wysoką odporność na zużycie, ale również mogłyby być wykorzystane do cięcia metalowych części protez szkieletowych. Podjęto więc badania mające na celu zwiększenie trwałości eksploatacyjnej wierteł oraz zaproponowanie tak skonstru31

Księga1.indb 31

2008-05-09 12:05:15


PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom XLVIII

Rok 2008

Zeszyt 1

OCENA MOŻLIWOŚCI KSZTAŁTOWANIA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH ODLEWNICZEGO STOPU MAGNEZU AZ91 PRZEZ ZASTOSOWANIE ODPOWIEDNIEJ OBRÓBKI CIEPLNEJ AN ASSESSMENT OF THE POSSIBILITIES TO SHAPE THE MECHANICAL PROPERTIES OF CAST AZ91 MAGNESIUM ALLOY THROUGH APPLICATION OF PROPER HEAT TREATMENT Tomasz Reguła*, Marian Bronicki**, Marzena Lech-Grega***, Edward Czekaj* * Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków, Polska ** Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska *** Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział Metali Lekkich w Skawinie, ul. Piłsudskiego 19, 32-050 Skawina, Polska

Streszczenie Celem publikacji jest ocena wpływu różnych sposobów klasycznej obróbki cieplnej na zmiany właściwości mechanicznych – w temperaturze pokojowej – stopu magnezowego typu AZ91, w odniesieniu do analogicznych charakterystyk dla stanu wyjściowego (lanego). Materiał badawczy odlewano grawitacyjnie do form piaskowych oraz kokil. Odpowiednio przygotowane mechanicznie próbki poddano obróbce cieplnej, podczas której doprowadzone zostały ze stanu wyjściowego (F – as-fabricated) do stanów: T4, T5 oraz T6. Badanie właściwości mechanicznych obejmowało wyznaczenie Rm, Rp02 i A5 w statycznych próbach rozciągania oraz pomiary twardości (HB) metodą Brinella. Wyniki badań wskazują, iż właściwości mechaniczne odlewniczego stopu AZ91 można w istotny sposób kształtować, poprzez zastosowanie odpowiedniej obróbki cieplnej. Słowa kluczowe: stop magnezu AZ91, odlewanie, obróbka cieplna, właściwości mechaniczne

Abstract The aim of this publication is to assess the effect of different types of the standard heat treatment on changes in mechanical properties at room temperature of magnesium alloy from AZ91 family referred to the same properties in as-fabricated state. The investigated alloy was gravity cast into sand and metal moulds. The mechanically prepared specimens were subjected to a heat treatment during which they were transformed from the as-fabricated state to conditions: T4, T5 and T6. Testing of mechanical properties included determination of Rm, Rp02 and A5 during static tensile test and Brinell hardness measurements (HB). The results of the investigations indicate that the mechanical properties of cast AZ91 alloy can be successfully shaped through the application of proper heat treatment. Key words: AZ91 magnesium alloy, casting, heat treatment, mechanical properties 41

Księga1.indb 41

2008-05-09 12:05:32


PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom XLVIII

Rok 2008

Zeszyt 1

BADANIA KORELACJI POMIĘDZY RODZAJEM I ILOŚCIĄ MODYFIKATORA A PRZEMIANAMI WYSOKOTEMPERATUROWYMI I WYTRZYMAŁOŚCIĄ RESZTKOWĄ MAS Z UDZIAŁEM MODYFIKOWANYCH KRZEMIANÓW SODU INVESTIGATIONS OF A CORRELATION BETWEEN THE TYPE AND AMOUNT OF MODIFIER, HIGH-TEMPERATURE TRANSFORMATIONS AND RESIDUAL STRENGTH OF SANDS WITH MODIFIED SODIUM SILICATES Irena Izdebska-Szanda* * Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków, Polska

Streszczenie W artykule przedstawiono wyniki badań wysokotemperaturowych modyfikowanych próbek uwodnionego krzemianu sodu i mas z jego udziałem. Określony został wpływ dodatków morfoaktywnych jako modyfikatorów uwodnionego krzemianu sodu, na właściwości (kohezyjno-adhezyjne) technologiczne mas formierskich wykonanych z udziałem tego spoiwa, określone w podwyższonych temperaturach, w aspekcie poprawy wybijalności tych mas z odlewu. W wyniku badań wytypowany został najkorzystniejszy pod tym względem dodatek morfoaktywny. Słowa kluczowe: uwodniony krzemian sodu, modyfikacja, przemiany temperaturowe i fazowe, wytrzymałość resztkowa

Abstract The article presents the results of high-temperature investigations of the modified samples of hydrated sodium silicate and of the sand mixtures with an addition of this compound. To improve the knocking out properties of these sands when poured with molten metal, the effect of morphoactive additives used as modifiers of the hydrated sodium silicate on the high-temperature technological (cohesive-adhesive) properties of moulding sands prepared with an addition of this binder was determined. As a result of the investigations, an optimum addition of the morphoactive agent was selected. Key words: hydrated sodium silicate, modification, temperature and phase transformations, residual strength

49

Księga1.indb 49

2008-05-09 12:05:36


Prace Instytutu Odlewnictwa