Lech BULKOWSKI
Urszula GALISZ
Krzysztof RADWAŃSKI
Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Metalurgii Żelaza
TECHNOLOGIA WYTWARZANIA KATOD PRZEZNACZONYCH DO NAPYLANIA POWŁOK BAKTERIOBÓJCZYCH NA POWIERZCHNIACH SZKLANYCH
Przedstawiono przebieg i wyniki badań wytwarzania katod przeznaczonych do napylania powłok bakteriobójczych na powierzchniach szklanych w przemysłowej linii magnetronowej w firmie D.A. Glass. Opracowano innowacyjną, kompleksową technologię wytwarzania różnych rodzajów katod z wykorzystaniem próżniowego pieca indukcyjnego. Wykonano symulacje numeryczne przemian fazowych przebiegających w fazie ciekłej i stałej w czasie stygnięcia i krzepnięcia stopów, z użyciem programu FactSage, jak również wyznaczono temperatury likwidus i solidus metodą analizy termicznej (DTA). Katody wykonano metodą odlewania płyt stanowiących elementy gotowych katod. Przeprowadzono badania makrosegregacji strefowej w odlewie płyty, które wykazały, że odlane płyty charakteryzowały się dużą jednorodnością w całej objętości. Składy chemiczne wykonanych katod odpowiadały składom wymaganym, jak również ich jakość spełniała wymagania do zamontowania w magnetronie, co świadczy o prawidłowości opracowanych technologii ich wytwarzania. Napylone w urządzeniu magnetronowym warstwy na szkle poddano badaniom mikrobiologicznym, dla określenia właściwości bakteriobójczych (biobójczych) szkła. Wstępne wyniki tych badań wykazały, że najlepszymi właściwościami bakteriobójczymi charakteryzowały się katody na bazie mosiądzu i brązu typu: Cu90Sn10, Cu90Zn10, Cu80Zn10Al10, Cu80Ti20 i Cu65Ni18Zn17. Warstwy wytworzone na szkle z wykorzystaniem tych katod wykazały zdolność dezaktywacji testowanych szczepów mikroorganizmów z eliminacją wzrostu bakterii włącznie. Dla dalszej poprawy tych właściwości dokonano modyfikacji składów katod na bazie miedzi ze zróżnicowanymi dodatkami cyny i tytanu oraz z dodatkami pierwiastków metali ziem rzadkich: ceru i lantanu, które będą poddane napylaniu warstw w magnetronie oraz badaniom mikrobiologicznym w ramach kolejnych etapów projektu.
Słowa kluczowe: stopy wieloskładnikowe, właściwości fizyczne, katody, technologia wytwarzania, technologia magnetronowa, badania mikrobiologiczne, szkła biobójcze
Jarosław OPARA
Roman KUZIAK
Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Metalurgii Żelaza
BADANIA PRZEMIAN FAZOWYCH W STALI WIELOFAZOWEJ ZA POMOCĄ MEZOSKALOWEGO MODELU AUTOMATU KOMÓRKOWEGO
CZĘŚĆ I: PODSTAWY MODELOWANIA
Dwuwymiarowy mezoskalowy model oparty na koncepcji hybrydowych automatów komórkowych został opracowany w celu badania przemian fazowych w stali wielofazowej podczas ciągłego chłodzenia. Model umożliwia symulację rozwoju mikrostruktury wraz z dyfuzją węgla w objętości, jak i wzdłuż granic ziaren oraz migracją powierzchni międzyfazowych γ/α do austenitu, a także powstawaniem wysp bainitu i martenzytu podczas intensywnego chłodzenia w niższych temperaturach. W odróżnieniu od klasycznych podejść statystycznych, które bazują na założeniu modelowania jednego punktu w materiale o jednorodnej mikrostrukturze, zaproponowany model przemian fazowych w mezoskali umożliwia uwzględnienie warunków niejednorodności materiału. Zaprezentowano wyniki symulacji w postaci cyfrowej reprezentacji materiału z mikrostrukturami oraz mapami przedstawiającymi pola stężenia węgla oraz rozkłady mikrotwardości. Jedną z głównych zalet modelu jest to, że regulowany jest tylko za pomocą siedmiu współczynników w procesie dopasowania.
Słowa kluczowe: przemiany fazowe, stal wielofazowa, automaty komórkowe, model mezoskalowy
Jarosław OPARA
Roman KUZIAK
Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Metalurgii Żelaza
BADANIA PRZEMIAN FAZOWYCH W STALI WIELOFAZOWEJ ZA POMOCĄ MEZOSKALOWEGO MODELU AUTOMATU KOMÓRKOWEGO
CZĘŚĆ II: EKSPERYMENTY I WALIDACJA
Dwuwymiarowy mezoskalowy model oparty na koncepcji hybrydowych automatów komórkowych zastosowano do badania przemian fazowych w stali wielofazowej podczas ciągłego chłodzenia. Model ten umożliwia symulację rozpadu austenitu w ferryt, bainit i martenzyt wraz z obliczeniami objętościowej i granicznej dyfuzji węgla. W efekcie można zaobserwować morfologię symulowanych mikrostruktur, odpowiadającą im segregację węgla, a także rozkład mikrotwardości. Wyniki te wraz z kinetyką ferrytycznej przemiany fazowej i przewidywanymi wartościami twardości stali wielofazowej są przedmiotem walidacji modelu. Przeprowadzono szereg eksperymentów dylatometrycznych przy stałych szybkościach chłodzenia w celu opracowania wykresu CTPc i walidacji przedstawionego modelu. Zbieżność wyników symulacji z danymi empirycznymi została potwierdzona ilościowo za pomocą dedykowanej funkcji celu oraz zestawienia danych w tabeli i na wykresach. Jednakże, wskazano na pewne rozbieżności jakościowe i ilościowe pod względem morfologii mikrostruktury, co było możliwe dzięki zastosowaniu szerokiego wachlarza różnych parametrów do walidacji modelu. Podkreślono, jak istotne jest zastosowanie odpowiedniej metodologii walidacji.
Słowa kluczowe: przemiany fazowe, stal wielofazowa, automaty komórkowe, model mezoskalowy, dylatometria, charakterystyka mikrostruktury, walidacja modelu