Material Science and Technology (physics) (Council of Physical Sciences)
40 %
Ortelius classification: Metal technology
Panel
Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent
Bay Zoltán Nonprofit Ltd.
Participants
Abaffy, Károly Czél, Györgyné Dódony, István Janó, Viktória Kálazi, Zoltán Kissné Svéda, Mária Roósz, András Verezub, Olga
Starting date
2010-07-01
Closing date
2014-07-31
Funding (in million HUF)
14.019
FTE (full time equivalent)
9.88
state
closed project
Summary in Hungarian
Egy korábbi, ipari alkalmazást célzó K+F projekt (NKFP-3A-50) megvalósítása során megállapítottuk, hogy lézersugaras technológia alkalmazása során a hagyományos metallurgiai folyamatoktól jelentősen különböző kristályosodási és kiválási folyamatokban keletkező mikroszerkezetek az eddig ismertektől jelentősen különböznek. Ennek alapvető oka a lézersugaras kezelés során lejátszódó folyamatok időbeli rövidsége, a gyors hőmérséklet-változások (lehűlési sebesség:100-10000 K/s) következtében keresendő. Akkor a projekt keretében nem volt lehetőség az új fázisok képződési körülményeinek részletes vizsgálatára, valamint a kialakult szerkezet következményének (alkalmazási lehetőségek) értékelésre. A tervezett OTKA kutatáson belül a fémolvadékokban komponenseikből, (in-situ) reakció útján keletkező vegyületfázisok csíraképződését és növekedését kívánjuk vizsgálni. Korábbi vizsgálataink során azt is tapasztaltuk, hogy több komponensű fémolvadék rendszerekben a vegyületfázisok növekedésük során változtatják szerkezetüket. Kísérleteink során megfigyeltük, hogy ezek a vegyületfázisok jellemzően kisebbek 3 mikrométernél, gyakorta nm nagyságrendű mérettel jellemezhetők. Ipari alkalmazás estén szükséges azt tudni, hogy a vegyületfázisok csíraképződését és növekedését milyen tényezőkkel, milyen mértékben lehet befolyásolni. Általános elvként tudjuk, hogy a szemcseszerkezet finomodásával a mechanikai tulajdonságok általában javulnak, a szerkezeti anyag ellenálló képessége növekszik. Kutatásaink során ezt a feltevést ezen a speciális szövetszerkezetű ötvözeteken is vizsgálni kívánjuk. Kutatási eredményeinkkel a fémes szerkezeti anyagok új típusainak szerkezetének kialakulásáról és alkalmazási lehetőségeiről fogunk új ismereteket szerezni. A projekt befejezésekor konkrét ipari alkalmazásra is fogunk példát bemutatni.
Summary
There are many applications where the load is localized only on small surface areas of the steel machine parts. In the present project our aims is to developed a composite layer where the bulk material can be more simple and less expensive, while the composite layer ensures higher performance against load, compared to the capability of the bulk material. In this way the material properties can be tailored to the localized load. The aluminum alloys are favorite materials for the vehicle industry as structural material. However, there are many applications where these materials are not applicable due to the localized high contact pressure or abrasive power. In such situations MMC layers could be used to protect the Al-alloy, and in this way the application field of aluminum machine parts would be extended. Based on the above, significant industrial benefit is expected if particle reinforced MMC layers can be produced by laser Melt Injection technology. Recently, the in-situ version of LMI was invented by us. During our previous work interesting nucleation and growth phenomena have been observed, which lead sometimes to the formation of nano-sized compound precipitates. The goal of this project is to study the conditions of the in-situ compound phase formation. The results of this fundamental study will provide a solid basis for further application-oriented R&D projects. The most important question is to study: what is the interplay between the parameters of the LMI process and that of the heat treatment procedure in determining the formation of nano-sized carbide precipitates.
Final report
Results in Hungarian
Kísérleti és anyagvizsgálati eredményekkel sikerült igazolni, hogy a lézersugárral olvasztott fém tócsába juttatott poranyagok kellő mértékű oldódása esetén, a tócsában lejátszódó reakciók eredményeként olyan kis méretű vegyület fázisok keletkezhetnek, amilyeneket por injektálással nem lehet az olvadékba juttatni. Azt is sikerült igazolni, hogy a vegyület fázis egyik komponensének oldatba vitelét, majd a kristályosodást követően, szilárd halmazállapotban az ötvözetbe diffundáltatott másik komponens is képes vegyület fázist létrehozni, aminek szemcsemérete lényegesen kisebb, mint a hagyományos metallurgiai eljárások során képződötté. A finom diszperz idegen fázis – az előzetes vizsgálatok eredményei szerint – kedvezően befolyásolja a darabok felületén létrehozott réteg mechanikai tulajdonságait.
Results in English
We have succeeded in proving experimentally and by materials scientific tests that if powdery materials are put into liquid metal melted by laser beam, and they dissolve in the metal to a significant degree, the reactions undergoing in the liquid may produce so small phases that could not have been produced by direct powder injection into the melt. We have also succeeded in proving that after the dissolution of one component of the compound phase and after crystallization, another component diffused into the alloy in solid phase can also produce a compound phase with phase dimensions much smaller than those produced by traditional metallurgical methods. According to the preliminary tests the fine foreign disperse phase has a positive influence on the mechanical properties of the surface layer.
Janó Viktória, Buza Gábor, Szilágyiné Biró Andrea, Dr. Tisza Miklós: In situ kompozit rétegek létrehozásának lehetőségei, XXV. Hőkezelő és Anyagtudomány a Gépgyártásban Országos Konferencia és Szakkiállítás, 2012
