I i II kwartał 2012 IV KONFERENCJA CZT AERONET DOLINA LOTNICZA i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 25 – 26 Czerwca 2012 r. „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” P R O JE K T W S P Ó Ł F IN A N S O W A N Y P R Z E Z UNIĘ E U R O P E JS K Ą Z E ŚRODKÓW E U R O P E JS K IE G O F U N D U S Z U R O Z W O JU REGIONALNEGO ZB13. Opracowanie technologii przetapiania stopów niklu z zastosowaniem modyfikowania nanocząstkami proszków RT 13. Development of the technology of remelting nickel alloys with the use of nanopowder modifications Liderzy projektu: prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk, p.o lidera projektu dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz. prof. dr hab. inż. Józef Śleziona Jednostki realizujące zadanie: Politechnika Śląska Politechnika Rzeszowska Politechnika Warszawska Partner przemysłowy: WSK-PZL Rzeszów anie 4: 4.4. Określenie właściwości mechanicznych oraz odporności na wysokotemperaturowe pełzanie anie 5: 5.1. Opracowanie założeń i wytycznych technologii przetapiania odzyskowego żarowytrzymałych s na osnowie niklu i warunków odlewania.
17
Embed
Liderzy projektu: prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk, p.o lidera projektu
ZB13. Opracowanie technologii przetapiania stopów niklu z zastosowaniem modyfikowania nanocząstkami proszków RT 13. Development of the technology of remelting nickel alloys with the use of nanopowder modifications. Liderzy projektu: prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk, p.o lidera projektu - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
I i II kwartał 2012
IV KONFERENCJA CZT AERONET DOLINA LOTNICZAi PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 25 – 26 Czerwca 2012 r.
„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”
PROJEKT W SPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZW OJU REGIONALNEGO
ZB13. Opracowanie technologii przetapiania stopów niklu z zastosowaniem modyfikowania nanocząstkami proszków
RT 13. Development of the technology of remelting nickel alloys with the use of nanopowder modifications
Liderzy projektu: prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk, p.o lidera projektu
dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.prof. dr hab. inż. Józef Śleziona
Zadanie 4: 4.4. Określenie właściwości mechanicznych oraz odporności na wysokotemperaturowe pełzanie Zadanie 5: 5.1. Opracowanie założeń i wytycznych technologii przetapiania odzyskowego żarowytrzymałych stopó na osnowie niklu i warunków odlewania.
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
Celem badan było sprawdzenie wpływu sposobu modyfikowania (tylko objętościowego oraz łącznego powierzchniowego i objętościowego)
na kształtowanie makrostruktury i właściwości mechaniczne odlewów próbnych.
Łączny zabieg modyfikowania powierzchniowego i objętościowego wymaga umieszczenia w zbiorniku wlewowym dodatkowego filtra, zawierającego glinian kobaltu i dodatki aktywnych składników (proszek Al lub Hf).
Dodatkowym efektem rozwiązania jest podwójna filtracja stopu.
Wytopy prowadzono w indukcyjnym piecu próżniowym typu IS 5/III, firmy Leybold – Heraeus. Topienie prowadzono w próżni (1,33 Pa). Ilość wsadu 8,5 kg. Temperaturę kąpieli w tyglu mierzono termoelementem zanurzeniowym Pt-PtRh10. Formy, ocieplone watą izolacyjną, przed umieszczeniem w komorze pieca podgrzewano w elektrycznym piecu oporowym do temperatury 1000oC. Temperatura odlewania wynosiła 1500oC.
Makrostruktura odlewów
IN-713C (1) (N, N)
IN-713C (1) (B, N)
MAR-247 (N, N)
MAR-247 (B, N)
IN-713C (2) (N, B)
IN-713C (2) (B, B)
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
0,382
0,062
0,868
0,085
0,245
0,042
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Lic
zba
ziar
en,
mm
-2
IN-713C(1)-(N, N)
IN-713C(1)-(B, N)
MAR-247(1)-(N, N)
MAR-247(1)-(B, N)
IN-713C(2)-(N, B)
IN-713C(2)-(B, B)
Stop
Ocena podstawowych parametrów stereologicznych makrostruktury
2,58
14,52
1,51
12,42
3,22
18,42
0
5
10
15
20
Śre
dn
ia p
ow
ierz
chn
ia z
iare
n,
mm
2
IN-713C(1)-(N, N)
IN-713C(1)-(B, N)
MAR-247(1)-(N, N)
MAR-247(1)-(B, N)
IN-713C(2)-(N, B)
IN-713C(2)-(B, B)
Stop
0,450,41
0,520,5
0,43 0,43
0,2
0,4
0,6
0,8
Ws
pó
łczy
nn
ik k
szt
ałt
u
IN-713C(1)-(N, N)
IN-713C(1)-(B, N)
MAR-247(1)-(N, N)
MAR-247(1)-(B, N)
IN-713C(2)-(N, B)
IN-713C(2)-(B, B)
Stop
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
Ocena właściwości mechanicznych w temperaturze pokojowej
895
864
965
945
885
850
800
850
900
950
1000
Rm
, M
Pa
IN-713C(1)-(N, N)
IN-713C(1)-(B, N)
MAR-247(1)-(N, N)
MAR-247(1)-(B, N)
IN-713C(2)-(N, B)
IN-713C(2)-(B, B)
Stop
775
736
868
840
775
740
700
750
800
850
900
R02
, MP
a
IN-713C(1)-(N, N)
IN-713C(1)-(B, N)
MAR-247(1)-(N, N)
MAR-247(1)-(B, N)
IN-713C(2)-(N, B)
IN-713C(2)-(B, B)
Stop
335330
360
345
335
325
300
320
340
360
380
Tw
ard
oś
ć H
B
IN-713C(1)-(N, N)
IN-713C(1)-(B, N)
MAR-247(1)-(N, N)
MAR-247(1)-(B, N)
IN-713C(2)-(N, B)
IN-713C(2)-(B, B)
Stop
R02Rm
HB
MAR-247 (B, N)
IN-713C (1) (N, N)
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
Badania odporności na wysokotemperaturowe pełzanie(Politechnika Rzeszowska)
25,35 26,72
250,25
317,38
28,2750,28
0
50
100
150
200
250
300
350
Cza
s (
tim
e),
h
IN-713C(1)-(N, N)
IN-713C(1)-(B, N)
MAR-247(1)-(N, N)
MAR-247(1)-(B, N)
IN-713C(2)-(N, B)
IN-713C(2)-(B, B)
Wytop (melt)
Porównanie wyników
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
Główne wnioski
1. Z przeprowadzonych badań wynika jednoznacznie, że połączenie modyfikowania powierzchniowego (powłoka modyfikująca na powierzchni licowej formy) z objętościowym (modyfikator jako składnik filtra), wpływa na uzyskanie w całej objętości odlewu struktury kryształów równoosiowych.
2. Modyfikacja tylko objętościowa sprzyja powstawaniu struktury gruboziarnistej, natomiast jednoczesna (kompleksowa) modyfikacja objętościowa i powierzchniowa wpływają korzystnie na kształtowanie struktury drobnoziarnistej.
3. Konsekwencją modyfikowania jest widoczne podwyższenie właściwości mechanicznych, zwłaszcza granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie.
4. Zbyt „silny” efekt modyfikowania niekorzystnie wpływa na wysokotemperaturową odporność na pełzanie. Próbki o strukturze drobnoziarnistej (łączna modyfikacja powierzchniowa i objętościowa) wykazują krótszy czas do momentu zniszczenia, poniżej dopuszczalnego poziomu.
5. W stosunku do poprzednich wyników stwierdzono pozytywny efekt podwójnej filtracji na właściwości wytrzymałościowe, plastyczne oraz odporność na pełzanie.
Dane do wskaźników realizacji celów projektu
Dane do wskaźników realizacji celów projektu (produktu i rezultatu) uzyskanychw pierwszym i drugim kwartale 2012:
A. Publikacje1. Binczyk F. Gradoń P, Mańka M.: Mechanical properties and creep resistance of nickel alloys
after complex modification and double filtration, Archives of Foundry Engineering, vol.12, Issue 2, 2012, pp.5-9.
W przygotowaniu:2. Binczyk F.: Ocena jakości metalurgicznej wlewków wsadowych stopów niklu, Archives of
Foundry Engineering, vol.12, Issue 4, 2012, pp. 3. Cieśla M., Mańka M., Binczyk F.: „Analiza procesów pękania w warunkach
wysokotemperaturowego pełzania próbek ze stopu IN-713C, Archives of Foundry Engineering, vol.12, Issue 4, 2012
B. Referaty1. XII Międzynarodowa Konferencja „Optymalizacja systemów Produkcji w Odlewniach”, 18. 06. 2012, Łódź. Binczyk F. „Właściwości mechaniczne i odporność na pełzanie stopów niklu po
kompleksowej modyfikacji i podwójnej filtracji” 2. Seminarium Wydziałowe (Katedra Technologii Materiałów): Binczyk F.: „Zastosowanie analizy termicznej ATD dla oceny jakości metalurgicznej wlewków
wsadowych („master heat”) ze stopów niklu IN-713c, MAR-247, M-509, CMSX-4 i IN-100”, styczeń 2012r, Katowice.
C. Prace magisterskie:C.1. Prace magisterskie ukończone: 1 (obrona 28. 06. 2012)1. Wit Piotr: „Wpływ kompleksowej modyfikacji i podwójnej filtracji na makrostrukturę,
właściwości mechaniczne i odporność na pełzanie wybranych stopów niklu”promotor: prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk,
Dane do wskaźników realizacji celów projektu
Dane do wskaźników realizacji celów projektu (produktu i rezultatu) uzyskanychw pierwszym i drugim kwartale 2012:
C.1. Prace magisterskie zgłoszone do realizacji: 1. „Analiza termiczna ATD jako narzędzie oceny jakości metalurgicznej odlewów i wlewków
wsadowych ze stopów niklu”: promotor: prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk2. „Opracowanie próby technologicznej oceny lejności i skurczu stopów niklu odlewanych
w warunkach próżni w piecu indukcyjnym”” . promotor: prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk3. „Analiza procesów pękania w warunkach pełzania nadstopów niklu IN713C i MAR-247”:promotor: dr hab. inż. Marek Cieśla
D. Prace doktorskie: 1. Otwarty przewód doktorski: mgr inż. Paweł Gradoń: „Procesy fizykochemiczne w układzie
2. W przygotowaniu: mgr inż. Marcin Manka: Zjawiska strukturalne i mechaniczne prowadzące do pękania próbek w warunkach wysokotemperaturowego pełzania. Przewidywany termin otwarcia przewodu: 02. 2013r.
D. Prace habilitacyjne : nie planuje się
E. Liczba pracowników naukowych, realizujących zadanie badawcze: 9
F. Liczba pracowników technicznych: 3
G. Udział studentów / doktorantów / innych wykonawców (liczbowo): 5
11 Liczba wykonanych prac dyplomowych (zgłoszonych) osoby 4 1 3 1 9 (6)
12 Liczba studentów zaangażowanych w realizację projektu osoby 4 3 3 3 13 (10)
Podsumowanie wskaźników (wykonane- plan) – do 30. 05. 2012r.
Stan współpracy z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej
Współpraca z WSK PZL Rzeszów (wspólnie ZB.13 i ZB.12)Ocena jakości metalurgicznej wlewków wsadowych „master heat”
Wyniki analizy ATD stopu MAR-M-509 - 6V6239
Tmax A 17 s 1408 °C
Tlik B 31 s 1387 °C
C 50 s 1370 °C
TEut D 70 s 1350 °C
E 109 s 1293 °C
TEut2 F 114 s 1283 °C
TEut3 G 123 s 1262 °C
Tsol H 128 s 1253 °C
Tpst I 178 s 1163 °C
Δt = tsol - tEut = 58 s
ΔT = TE – Tsol = 97oC
Wyniki analizy ATD stopu IN713C - 6V5580
Tmax A 13 s 1412 °C
Tlik B 33 s 1350 °C
C 41 s 1348 °C
? D 84 s 1312 °C
TEut E 104 s 1287 °C
Tsol F 126 s 1250 °C
Tpst G 178 s 1163 °C
Δt = tsol - tEut = 22 sΔT = TE – Tsol = 37oC
Stan współpracy z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej
Współpraca z WSK PZL Rzeszów (wspólnie ZB.13 i ZB.12)
Opracowanie koncepcji adaptacji pieca indukcyjnego Balzers do oceny jakości metalurgicznej wlewków „master heat” w warunkach WSK Rzeszów – kontynuacja..
Wnętrze komory z cewką indukcyjna z systemem pomiaru temperatury
The interior chamber of the induction coil temperature measurement system
Proponowane zmiany adaptacyjne pieca The proposed changes to adapt the furnace
1. Zmniejszyć objętość tygla do 1,4-1,8 litra (tygiel w tyglu),2. Zainstalować dwa dodatkowe przepusty do
pomiaru temperatury metalu w tyglu i próbniku ATD.1.Reduce the volume to 0.2 liters crucible (crucible in the crucible),
2 Install two additional culverts to measure the temperature of metal in the crucible and the sampler ATD.
0,14-0,18 litr~1,2 kg stopu
Tygiel Al2O3 (φz 60x80mm)
Stan współpracy z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej
Propozycje uszczegółowienia badań w ZB.13 na rok 2012 i 2013
Określenie podstawowych właściwości odlewniczych najczęściej stosowanych stopów niklu:
Determination of the basic casting properties of nickel alloys”
1. Skurcz liniowy (linear change).2. Skłonność do tworzenia jam skurczowych i porowatości
(tendency to form contraction cavity and porosity).3. Lejność (castability).