MEGHÍVÓ. MTA-ME Anyagtudományi Kutatócsoport eredményei

Átírás

1 MEGHÍVÓ A Magyar Tudományos Akadémia Miskolci Területi Bizottsága (MTA-MAB) és az Anyagtudományi-Metallurgiai Szakbizottság Anyagtudományi és Technológiai Munkabizottsága tisztelettel meghívja Önt az MTA-ME Anyagtudományi Kutatócsoport eredményei című rendezvényére november 10-én 10:00 órára az MTA-MAB székházába (Miskolc, Erzsébet tér 3.)

2 Program Délelőtti program levezető elnöke: Prof. Dr. Roósz András Roósz András Köszöntő Janovszky Dóra Amorf mátrixú kompozitok előállítása, mechanikai vizsgálata Tomolya Kinga Amorf/kristályos kompozitok előállítása különböző keverési módszerekkel Rontó Viktória Hf adagolás hatása a Ti60(NixCu40-x)40 ötvözetek kristályos szerkezetére és amorfképző képességére Karacs Gábor Izotermás ausztenitesedés szimulációja sejtautamatával ötvözetlen acélokban Svéda Mária Forgó és haladó mágneses mező hatása a peritektikus Sn-Cd ötvözet kristályosodására Benke Márton, Sályi Zsolt, Veres Zsolt Vas-nitrid bevonattal ellátott C45 acél eróziós vizsgálata Török Béla Elektronmikroszkóppal az avarok fémműves-technológiájának nyomában Baumli Péter Fémolvadékok nedvesítésvizsgálata Szünet

3 Délutáni program levezető elnöke: Dr. Czél Györgyné Nagy Erzsébet, Benke Márton, Mertinger Valéria Termomechanikus kezelés hatására végbemenő martenzites átalakulások FeMnCr acélokban Pekker Péter Transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatok az MTA-ME Anyagtudományi Kutatócsoport által üzemeltetet Elektronmikroszkópos Laboratóriumban Pekkerné Menyhárt Adrienn Pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatok végzése külsős megrendelőknek az MTA- ME Anyagtudományi Kutatócsoport által üzemeltett Elektronmikroszkópos Laboratóriumban Kovács Jenő, Rónaföldi Arnold, Roósz András Sn-20tömeg%Pb ötvözet forgó (RMF) és haladó mágneses térben (TMF) egyirányú hőelvonás közben kristályosodott szerkezetének összehasonlítása Filep Ádám, Benke Márton, Mertinger Valéria Duplex acélok maradó feszültségének fázis szerinti eloszlása

4 Előadások összefoglalói Az MTA-ME Anyagtudományi Kutatócsoport feladatai Roósz András Az 1995-ben 2 kutatóval megalakult kutatócsoport néhány éven keresztül alumínium ötvözetek lézeres felület átolvasztásával és ötvözésével foglakozott. Jelenleg a 17 diplomás kutató és egy laboráns által alkotott Kutatócsoport kiemelt feladata a tömbi (bulk) amorf ötvözetek előállítása, szerkezetének és tulajdonságainak megállapítása, a csíraképződéssel és azok növekedésével lezajló átalakulási folyamatok szimulációja, valamint a többalkotós ötvözetek egyensúlyi fázisdiagramjainak számítása saját rendszer szerint. Az olvadékáramlásnak az ötvözetek kristályosodására való hatását az ESA finanszírozza egy nemzetközi konzorcium keretén belül, amely 2018-ig kap támogatást. A kutatócsoport részt vett a FORRÁSZ program Kutatómunkájában is. A Kutatócsoport szervezi a Solidification and Gravity nemzetközi konferenciát négyévente ben OTKA projektet is nyert három évre Új kompozit anyagok tervezése amorf és kristályos szerkezet társításával címmel.

5 Amorf mátrixú kompozitok előállítása, mechanikai vizsgálata Janovszky Dóra Az első amorf fémötvözetek olvadékból való előállításához nagy hűtési sebességet kellett alkalmazni (~10 6 K/s) ben az Akihisa Inoue csoport által kialakított úgynevezett második generációs amorf ötvözetek előállításához már K/s sebesség is elegendő volt. Az ötvözetet alkotó elemek között a páronkénti keveredési entalpiának fontos szerepe van ezeknél az új ötvözeteknél. Ha az alkotók keveredési entalpiája között van legalább egy pozitív pár, akkor az olvadék hűtése során előfordulhat olvadékszétválás. Egy bizonyos hőmérséklet alatt a homogén olvadék két különböző összetételű olvadékká válik szét, melyekből a hűtés során vagy amorf amorf vagy amorf-kristályos kompozit állítható elő. Kutatásomhoz Cu36Zr48Ag8Al8 alapötvözetet választottam, melyből 20 mm átmérőjű amorf ötvözetet gyártottak [1]. A Cu-Ag atomok között a keveredési entalpia +2 kj/mol. Az alapötvözethez ittriumot és nikkelt külön-külön és együttesen adagoltam maximum 5-5 at% mennyiségben. Az ötvözők hatását vizsgáltam a szerkezetre és a nyomó szilárdságra. keresztmetszet töret +Y +N i +Y, Ni Pásztázó elektronmikroszkópos felvételek a különböző ötvöző tartalmú Cu36Zr48Ag8Al8 ötvözetről: a) Y 0,9 at%, b) Y 4 at%, c) Y 7 at%, d-e-f) Ni 4 at%, g- h-i) Y, Ni 5-5 at%, Irodalom [1] W. Zhang, Q. Zhang, A. Inoue, Formation and thermal stability of new Zr Cu-based bulk glassy alloys with unusual glass-forming ability, J. Alloys Compd. 483 (2009)

6 Amorf/kristályos kompozitok előállítása különböző keverési módszerekkel Tomolya Kinga Az amorf ötvözetek kiváló szilárdsági tulajdonsággal rendelkeznek, azonban ridegek. Ezen tulajdonságuk javíthatók ötvözéssel vagy kompozit készítéssel. Utóbbi előállítása in-situ és ex-situ módon történhet. Egyrészt az amorf ötvözet kontrollált kristályosításával, másrészt hagyományos kompozit készítésével. Amorf ötvözetet létrehozhatunk, ha a kristályos alapanyagot nagy mechanikai igénybevételnek tesszük ki, pl. őrléssel. Az amorf porok feldolgozása porkohászati úton lehetséges, például melegsajtolással, amely a porok emelt hőmérsékletű sajtolását jelenti. Ezzel a módszerrel könnyedén alkothatunk amorf/kristályos kompozitokat. A kompozitban a mátrix egy por alakú, képlékeny anyag és az amorf por, mint erősítő fázis van jelen. Ennek az előállítási technológiának is vannak nehézségei, így például az alkotók homogén eloszlásának biztosítása keveréssel. A kutatási téma kristályos ötvözetek őrlésével előállított amorf por és kristályos réz porból előállított kompozitok készítése. Hipotézise az, hogy Cu39,2Zr36Al4,8Ni10Ti10 (atom%) összetételű amorf porból és 99,5 tömegszázalék tisztaságú réz porból keveréssel és melegsajtolással készíthető e olyan kompozit, melynél a mátrix a kristályos réz por és az erősítő fázis a homogén eloszlású amorf por. Különböző tömegarányban (30, 40 és 50 tömeg%) kevertük össze az amorf ötvözet és kristályos réz port különböző keverési technikákkal (mágneses keverés, ultrahangos keverés és keverés golyós malomban). Ezt követően a keverék port melegen sajtoltuk. A sajtolt próbák szerkezetét különböző technikákkal vizsgáltuk keresve azt az optimális keverési arányt és technikát, amivel homogén eloszlású és minimális pórustartalmú tömbi anyag állítható elő. A darabokról készült makroképeket az 1. ábra mutatja. A különböző keverési technikákat tekintve az ultrahangos keverés bizonyult a legkevésbé hatékonynak. Látható, hogy a világosabb réz szemcsék elkülönülnek és a keverés vonalai is látszódnak. A golyósmalomban történt keverés a leghatékonyabb, különösen, ha a golyó - por tömegarányt erősen megnöveltük. A minták paraméterei a következők: a) Mágneses keverés 30 tömeg%cu por, b) Mágneses keverés 40 tömeg%cu por, c) Mágneses keverés 50 tömeg%cu por, d) Keverés golyós malomban, 20:1 golyóarány, 5 perc, 30 tömeg%cu por, e) Keverés golyós malomban, 20:1 golyóarány, 5 perc, 40 tömeg%cu por, f) Keverés golyós malomban, 20:1 golyóarány, 5 perc, 50 tömeg%cu por, g) Keverés golyós malomban, 80:1 golyóarány, 5 perc, 50 tömeg%cu por, h) Keverés golyós malomban, 80:1 golyóarány, 10 perc, 50 tömeg%cu por, i) Keverés ultrahanggal, 30 tömeg%cu por, j) Keverés ultrahanggal, 40 tömeg%cu por,

7 1. ábra Köszönetnyilvánítás Az ismertetett kutatómunka OTKA projekt keretében valósult meg. Továbbá a kutatás az Európai Unió és Magyarország támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával a TÁMOP A/ azonosító számú Nemzeti Kiválóság Program Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító rendszer kidolgozása és működtetése konvergencia program című kiemelt projekt keretei között valósul meg.

8 Hf adagolás hatása a Ti60(NixCu40-x)40 ötvözetek kristályos szerkezetére és amorfképző képességére Rontó Viktória Az elmúlt években jelentős erőfeszítések történtek, hogy Ti alapú tömbi amorf ötvözeteket hozzanak létre. A kutatásokat a Ti ötvözetek kedvező tulajdonságai motiválják, hiszen kristályos formában is kiemelkedő ezeknek az ötvözeteknek a mechanikai, korróziós és kopási tulajdonságai, amorf állapotban azonban még fokozottabban érvényesülnek. A legtöbb esetben vizsgált ötvözeteknél az 50:50 at% Ti:Ni arány volt jellemző, ami meglepő, tekintve az amorfképzési hajlamra Inoue által megfogalmazott ismérveket. Mély eutektikus vályú helyett ennél az összetételnél az olvadékból egy vegyület fázis kristályosodik primer szövetelemként. További ötvözők hozzáadásával növelték az ötvözetek amorfképző képességét, 8 mm átmérőjű amorf szerkezetű rudat már képesek önteni. Kérdés, hogy az alapösszetétel eltolása az eutektikus felé eredményez-e jobb amorfképző képességet? Korábbi munkánkban a Ti:(NiCu) alapötvözet összetételét 60:40 at%-ra változtattuk, a Ni és Cu mennyisége 5at%-onként változott. A centrifugál öntéssel öntött ékpróbák szerkezete kristályos lett, de két összetételnél (Ni = 10 és 15 at%) a szkenning elektronmikroszkóp számára alig látható szerkezetet kaptunk. A jelenlegi munka során Hf-t adagoltunk a TiNiCu alapötvözethez, Hf = 0.5, 2, 5 at%. Ívfényes olvasztással, védőgáz atmoszférában ötvöztük össze a tiszta alapfémeket. A mesterötvözetekből ékpróbákat öntöttünk centrifugál öntéssel. Vizsgáltuk a Hf hatását a mesterötvözetek szövetszerkezetére, ill. a gyors hűtéssel öntött ékpróbák szövetszerkezetére. Köszönetnyilvánítás Hálás köszönet a Debreceni Egyetem Szilárdtest Fizika Tanszékének az ívolvasztó berendezés használatáért. Külön köszönet Dr. Daróczy Lajosnak a segítségéért. Az előadáson ismertetett kutató munka a TÁMOP B-10/2/KONV projekt eredményeire alapozva a TÁMOP A-11/1/KONV jelű projekt részeként az Új Széchenyi Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.

9 Izotermás ausztenitesedés szimulációja sejtautamatával ötvözetlen acélokban Karacs Gábor Az acélok mechanikai tulajdonságait az összetételük mellett az ausztenit hűtése során annak átalakulásakor kialakuló mikroszerkezet határozza meg elsődlegesen. A hűtés során kialakuló mikroszerkezetre hatással van az ausztenit szemnagysága. A durva szemnagysággal bíró ausztenit kisebb lehűlési sebesség esetén is tisztán martenzitet tartalmazhat, ugyanakkor a kialakuló mikroszerkezet durvább lesz, ami a mechanikai tulajdonságokat jelentősen rontja. Hasonlóan az ausztenit összetétele (pl.: a fel nem oldott karbidok) is befolyásolja az edzhetőséget, illetve a hűtés során kialakuló mikroszerkezetet. A gyakorlati hőkezelések nagy részében a felmelegítés lassú, a hőntartás az ausztenitesítési hőmérsékleten viszonylag hosszú, ezáltal a folyamat jól kézben tartható. Ha a munkadarab minden pontja az A 3 (perlitet és ferritet tartalmazó mikroszerkezet), illetve A cm (perlitet és karbidot tartalmazó mikroszerkezet) hőmérséklet fölé melegszik, akkor az átalakulás teljesen végbemegy. A technológia betartása esetén a munkadarab nem hevül túl, nem alakul ki durva ausztenit szemnagyság. Az indukciós és a lézeres hevítést követő edzés elterjedése azonban fontossá tette az ausztenit kialakulásának részletes megismerését. A hevítés ezekben az esetekben gyors, rövid ideig tart, és a munkadarabnak csak egy része melegszik az A 3, illetve A cm hőmérséklet fölé. Ezekben az esetekben az időtakarékosság is lényeges lehet. Munkánk során egy olyan szimulációs szoftvert dolgoztunk ki, amely az alábbiakat valósítja meg: ferrit perlites, perlites, soros perlites, szferoiditos kiinduló modell mikroszerkezeteket hozhatunk létre tetszőleges szerkezeti paraméterekkel, továbbá digitalizált szövetképeket is képes fogadni a szoftver, pontosabb csíraképződési- (szabadentalpia alapú) és csíranövekedési (Véges Differencia Módszeren alapuló) modellek kidolgozása, a kiinduló mikroszerkezetek és a részfolyamatok modelljeinek összekapcsolása egy sejtautomata szimulációban, amivel a teljes átalakulási folyamat szimulációja végrehajtható, a futtatásokkal a folyamat törvényszerűségei igazolhatók, az átalakulásra jellemző diagramok megszerkeszthetők, az átalakult szerkezetekről képek nyerhetők ki.

10 a) b) 1. ábra: a) Perlit és b) ferrit-perlit ausztenitesedésének szimulációja

11 Forgó és haladó mágneses mező hatása a peritektikus Sn-Cd ötvözet kristályosodására Svéda Mária A forgó és haladó mágneses térben kristályosított peritektikus Sn-Cd ötvözetek szövetszerkezete a kristályosítás során alkalmazott mágneses tér mágneses indukciójának nagyságától és frekvenciájától nagymértékben függ. A különböző frekvenciájú és mágneses indukciójú mágneses tér különböző mértékű erőhatást és ezáltal különböző sebességű áramlást hoz létre a fémolvadékban. A kristályosítás során kialakult szövetszerkezet elsősorban az olvadék sebességétől és az áramlás jellégétől függ. Az áramlásokat forgó és haladó mágneses mező segítségével irányított kristályosítás keretében kontrollálni lehet. Jól ismert, hogy a forgó és haladó mágneses mező nagyban befolyásolja a mikrodúsulást és makrodúsulást a fémötvözetekben. A forgó és haladó mágneses mező más-más kristályosodott szerkezetet eredményez, ugyanazon ötvözet esetében. A kísérleteimhez szükséges kristályosító berendezést az MTA ME Anyagtudományi Kutatócsoportja fejlesztette ki. A megolvasztott ötvözet olvadékot állandó nagyságú forgó (RMF) és haladó mágneses térben (TMF) áramoltatom a kristályosodás befejeződéséig. A próbadarabok első 40 mm része mágneses keverés nélkül kristályosodik, majd ezt követően bekapcsolásra kerül a mágneses tér, amely az egész olvadékot keveri a kristályosodás során. A mágneses tér indukciója 60 mt, a forgó mágneses tér 50 Hz frekvenciájú, a hőmérséklet gradiens 6 K/mm, a mozgatási sebesség 0.005, 0.01, 0.02, 0.05 és 0.1 mm/s volt az RMF kísérleteknél. A TMF kísérleteknél a mágneses tér indukciója 60 mt, a mágneses tér 50 Hz frekvenciájú, a mozgatási sebesség és 0.01mm/s volt. Ezek után minták szövetszerkezetének a megismerésére metallográfiai fény- és pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatokat alkalmaztam az olvadékáramlás kristályosodott szerkezetre gyakorolt hatásainak pontosabb megismerése céljából. A cella méretét és a primer fázis mennyiségét Quantimet Image 500 Workstation képelemző berendezés segítségével határoztam meg. Megállapítható hogy az irányítottan kristályosított peritektikus Sn-Cd ötvözeteknél oszlopos, cellás mikroszerkezet alakul ki. RMF-el keverve az olvadékot, az alkalmazott mozgatási sebességek esetén az oszlopos szerkezet felborul és ekviaxiális mikroszerkezet kristályosodik. Kialakul az ún. karácsonyfa mikroszerkezet. TMF-el keverve az olvadékot, az alkalmazott mozgatási sebességek esetén az oszlopos szerkezet felborul és ekviaxiális mikroszerkezet kristályosodik, de nem alakul ki az un. karácsonyfa mikroszerkezet. Ennek a kutatásnak a célja, hogy az acéljaink egy igen jelentős része peritektikus folyamat útján kristályosodik. Az alacsony hőmérsékleten olvadó/kristályosodó Sn-Cd ötvözetek segítségével kitűnően modellezhetők az acélok kristályosodásánál lezajló folyamatok.

12 Vas-nitrid bevonattal ellátott C45 acél eróziós vizsgálata Benke Márton, Sályi Zsolt, Veres Zsolt Napjainkban a legtöbb forrasztási alkalmazásokban vasból készült forrasztószerszám használnak. A forrasztószerszám közvetlenül érintkezik az olvadt, forraszötvözettel, amely reaktív jellegének köszönhetően fokozatosan erodálja a szerszám anyagát. Az eróziós folyamat egy idő után olyan mértékű hogy, az a szerszám teljes cseréjét eredményezi. Az Európai Unió direktívái (RoHS, WEEE) hatására bevezetett környezetbiztonságos forraszötvözetek jellemzően nagyobb óntartalmúak, mint a korábbi, ón-ólom ötvözetek. A magasabb óntartalmú, ólommentes ötvözetek reaktívabbak, így a forrasztószerszámok eróziója jelentős mértékben felgyorsult. Kutatómunkánk célja olyan anyagkombináció keresése, amely alkalmas lehet forrasztószerszám anyagnak. Az új anyagkombinációnak ehhez két dolognak kell megfelelnie. Egyrészt megfelelő nedvesítést kell biztosítania az olvadt forraszötvözetekkel, másrészt ellenállónak kell lennie az eróziós folyamattal szemben. Az előző évben kimutattuk, hogy a vas-nitrid bevonattal ellátott C45 acél alapanyagot megfelelően nedvesíti a SAC 305 forraszolvadék. Alapvetéseket fogalmaztunk meg az alapanyag ötvöző tartalma és nedvesíthetősége között. Jelen munkánk célja a vas-nitrid bevonattal ellátott C45 acél alapanyag minták eróziós viselkedésének vizsgálata. A vizsgálatokhoz saját építésű eróziós berendezést készítettünk. A SAC 305 forraszolvadékban 5, 10 valamint 20 napos eróziós tesztnek kitett mintákon pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatok segítségével megmérjük a vas-nitrid réteg vastagságát, valamint vonalelemzést végeztünk a Fe és Sn elemekre a vas-nitrid bevonat/sac 305 forraszanyag határfelületen. Kimutattuk, hogy a vasnitrid réteg vastagsága nem változik még a 20 napos eróziós teszt után sem. A vasnitrid/sac 305 határfelületen nem tapasztaltunk a Fe beoldódását a forraszanyagba.

13 Elektronmikroszkóppal az avarok fémműves-technológiájának nyomában Török Béla A Miskolci Egyetemen több éves, eseti vizsgálatokkal tarkított előzmény után 2011 októberében megalakult az ország első és mindmáig egyetlen archeometallurgiai kutatócsoportja, az ARGUM, amelynek tagjai az anyagtudományi és földtudományi karok oktatói, kutatómérnökei, illetve az egyetemen oktató, valamint nem az egyetem alkalmazásában lévő régészek, interdiszciplinárissá téve a csoportot. A kutatócsoport összetett tevékenysége alapvetően a fémek előállításához és felhasználásához kapcsolódó régészeti leletek komplex anyagvizsgálatáról, illetve a korabeli technikáktechnológiák laboratóriumi és élethű rekonstrukciós kísérletekkel történő reprodukálásáról és az eredmények megfogalmazásáról szól, tudományos publikációkban és közérthető nyelven egyaránt. Az ARGUM számos projektjében vizsgált már többek között bronzkori baltát, szkíta vasfegyvereket, kelta fémeszközöket, avar és honfoglalás kori bucakemencék salakjait, vasbucáját, Szent István-kori temetőben talált ékszereket, Árpád-kori aranyozott ezüstvereteket, páncélingdarabot, nyílhegyeket szíriai keresztes erődből vagy akár a Seuso-kincs tárgyait. A csapat munkájába előszeretettel von be érdeklődő egyetemi hallgatókat is. Jelen előadás mintaszerű esettanulmányként avar kori fém övtartozékok (szíjvégek) elektronmikroszkópos vizsgálatát mutatja be, szemléltetve, hogy egy egyszerűnek tűnő tárgyon egyféle vizsgálati módszerrel is igen érdekes és látványos sajátosságait lehet felfedezni egy olyan korabeli technológiának, amelynek vizsgálata egyelőre szinte fehér folt az anyagvizsgálat területén. A tárgyak a székesfehérvári Szent István Király Múzeumból kerültek archeometriai anyagvizsgálatra az ARGUMhoz, több, szintén avar kori vasfokossal egyetemben. A rézötvözet szíjvégeken csak felületi EDS-vizsgálatot végezhettünk, amely az ötvözet összetételéről árulkodott. Az eredetileg vas övtartozéknak definiált leletekből kiválasztott darabból viszont több mintát is készíthettünk és három ütemben vizsgálatot is végeztünk rajta SEM-EDS vizsgálatot. Az eredmények a relatíve kis tárgyat - amely, mint kiderült, nem csupán vasból készült - tekintve is meglepően aprólékos technológiáról, számos meglepő részletről árulkodtak. A vizsgálat segítségével megfogalmaztuk a leginkább valószínű készítési folyamat lépéseit: - Kialakítottak (kivágtak?) egy vas-ón-vas szendvics jellegű vékony lemez alapot, ahol az ón egyfajta forraszanyagként is tekinthető. - Vashuzalokból, apró vaskarikákból kialakították a felületen a kívánt fonatos minta alakját, egyfajta masszív, szilárd alapot adva neki. - Erre melegen dolgozták rá a vékony rézötvözet lemezt, amely az alatta lévő vashuzalok alakja szerint felvette a mintát és a díszes színét adta a tárgynak. A meleg összedolgozás eredménye a réz diffúziójának nyomai a vasban. Ennek a sárgarézónbronz rétegnek nagy része idővel lekopott.

14 - Végül két vékony vasszálat szorítottak finoman belekalapáltak - a bronzba, egymásba fonódó, kacskaringós mintát kialakítva. A rézötvözet részek főként ezen vasszálak mentén maradtak meg keresztmetszetben U - illetve a darab szélén néhol L alakban közrefogva, határolva azt. A lekopott bronzréteg helyén a megmaradt szalagok közötti részeket, a több évszázados rozsdásodás eredményeképpen, az igen érdekes szerkezetű vas-oxid szinte kitöltötte. Ebben a vas-oxidban néhol szigetszerűen még megtalálható a fémes vas is. A több fémből készült övtartozék anyagának és készítési technológiájának metallográfiai jellegű vizsgálata mindenképpen kuriózumnak minősül és nem csak hazánkban és nem csak a korszakot illetően.

15 Fémolvadékok nedvesítésvizsgálata Baumli Péter Fémolvadék/szilárd fém anyagpárok nedvesítési tulajdonságainak ismerete fontos, az ipari alkalmazhatóság szempontjából. A nedvesítési tulajdonságok határozzák meg ugyanis, hogy az adott anyagpár között milyen adhéziós energia ébred. Az adhézió mértéke pedig, a mikroszerkezet mellett, meghatározza, hogy egy ötvözet alkalmas lesz-e forraszanyagnak. A napjainkban is jelentős forrasztás technológia, az utóbbi évek törekvéseinek köszönhetően nagymértékű fejlesztésen megy keresztül, amelyet gazdasági érdekek, a minőségi mutatók javításának igénye és a környezetvédelmi követelményeknek való megfelelés motiválnak. Utóbbi elsődleges szerephez jutott az Európai Unió szabályozásának köszönhetően, mivel előírja, hogy a forrasztás technológia bizonyos szegmenseiből az ólmot, mint ötvözőt valamint több kritikus elemet el kell távolítani, le kell cserélni egyéb, a környezetet kevésbé terhelő ötvöző elemre. Az újonnan létrehozott lágyforrasz-anyagok nedvesítési tulajdonságairól, az irodalomban csak kevés információ áll rendelkezésünkre. A kemény forrasztáshoz használt réz illetve nikkel ötvözetek vizsgálata során elsősorban a forraszanyag szemcsehatár nedvesítési tulajdonságai érdekesek. A szemcsehatár nedvesítés során a forraszanyag a szubsztrát szemcséi közé penetrál, és így a szubsztrátot gyengítheti. A réz és nikkel forraszanyag nedvesítési és szemcsehatár nedvesítési tulajdonságairól eddig csak kevéssé vizsgálták. A nedvesítés vizsgálat mellett természetesen a fém/fém szubsztrát anyagpárok mikroszerkezetét is vizsgáltuk pásztázó elektronmikroszkóppal. Előadásomban a fémolvadék nedvesítés vizsgálat terén elért eredményeimet foglalom össze.

16 Termomechanikus kezelés hatására végbemenő martenzites átalakulások FeMnCr acélokban Dr. Nagy Erzsébet, Dr. Mertinger Valéria, Dr. Benke Márton Az acélok egy speciális csoportját képezik, az un. TRIP (Transformation Induced Plasticity) vagy TWIP (Twinning Induced Plasticity) acélok. A TRIP/TWIP acélokban termomechanikus kezelés hatására végbemenő alakváltozás indukálta martenzites átalakulás gyakorlati jelentősége az ausztenites acélok képlékeny megmunkálása során fellépő extrém jó alakíthatóságuk. A martenzites átalakulás jellemző paraméterei (egyensúlyi hőmérséklet, energiajárulékok, martenzit térfogathányad stb) az alkalmazott feszültségtér jellegétől erőteljesen függnek. A termikus kezelés következtében a mintákban az ausztenit fázis mellett termikus martenzit, mechanikus martenzit és martenzit fázisok lehetnek jelen. Az egyes martenzitek arányát a mintán belül a kezelés körülményei határozzák meg. A keletkezett fázisok aránya nagyban befolyásolja az ötvözet mechanikai, mágneses, korróziós tulajdonságait. Az egyidejűleg jelenlévő termikusan és a mechanikusan indukált martenzitek orientációs viszonyaik alapján megkülönböztethetőek. A TRIP/TWIP acélok alkalmazása szempontjából az átalakulási folyamatok eredményeként létrejövő fázisok kristálytani orientációs viszonyai meghatározóak. A TRIP acélokhoz tartozó FeCrNi acélok esetében a termomechanikus kezelések következtében végbemenő martenzites átalakulás paramétereit korábban meghatároztuk. A kialakuló martenzitek jellemző orientációt, egymásba alakulásuk lehetséges módjait illetve a martenzites átalakulás és a makrotextúra kapcsolatát leírása megtörtént. A FeCrNi TRIP acélok esetén elkészült egy alakváltozási és egy átalakulási kristálytani modell, amely a TRIP acélokban kialakult mikro és makro textúra jellemzőket egyaránt magába foglalja. A TWIP acélok közé tartozó három különböző összetételű FeMnCr acélokon szakadásig terhelt darabokon kialakuló makro textúra állapot meghatározása a C hőmérséklet tartományban megtörtént. A FeMnCr acélban korábbi vizsgálataiban tapasztalt jelenségek tisztázására adott hőmérsékleten különböző mértékű termomechanikus kezeléseket végeztünk a szakadási nyúlásnál kisebb mértékig terhelve a mintákat. A termomechanikusan kezelt mintákon röntgendiffrakciós módszerrel nyomon követtük a fázisok megjelenését; a kialakult fázisok mennyiségét meghatároztuk; a fázisok megjelenése és a kialakuló textúra közötti lehetséges kapcsolatot leírtuk. A TWIP ötvözetekben termikusan és mechanikusan indukált martenzitek orientációs viszonyai eltérőek, mind a makro textúrában, mind a mikro textúrában nyomott hagynak. A különböző mértékű termomechanikus kezelések alkalmazásával az egyes fázisok kialakulásával és fejlődésével járó folyamatot több lépésen keresztül követhetők.

17 Transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatok az MTA-ME Anyagtudományi Kutatócsoport által üzemeltetet Elektronmikroszkópos Laboratóriumban Pekker Péter Az Anyagtudományi Kutatócsoport által üzemeltetett Elektronmikroszkópos Laboratórium feladata elsősorban a Kutatócsoport, a Miskolci Egyetem és a Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. kutatási tevékenységeihez kapcsolódó minták pásztázó elektronmikroszkópos és transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatainak elvégzése. A Kutatócsoport kutatási témáihoz kapcsolódóan az elmúlt évben főleg amorf fémötvözetek témakörében végeztem transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatokat, melyek során a kiindulási és a már amorf minták szövetének, kémiai összetételének jellemzésével és az általában mikrométer alatti kristályos fázisok azonosításával foglalkoztam. Emellett a Miskolci Egyetem több intézetének kutatási témáiban is végeztem TEM vizsgálatokat. Ezek közül az egyik legjelentősebb terület melyet a jövőben laborunk egyik fő transzmissziós elektronmikroszkópos kutatási irányává szeretnénk tenni - az orientációs térképezés alkalmazása volt különböző fémes mintákon. Acél minták mikroszerkezeti vizsgálatai során TEM orientációs térképezés segítségével sikerült feltárni és jellemezni az egyes vas módosulatok mikrométer alatti kristályai közötti orientációs kapcsolatokat is, megkönnyítve így a módosulatok közötti átalakulási folyamatok feltérképezését. Ugyancsak alkalmaztam e módszert alakított titán minták szövetének, szemcseszerkezetének jellemzésére is, ahol az alakítás során lejátszódó szemcseméret változások nyomon követése volt a cél. Természetesen nem csak fémes mintákon végeztem TEM vizsgálatokat a Miskolci Egyetem egyes kutatócsoportjai számára: ebben az évben többek között geopolimerek szövetét, kristályos és amorf fázisait, kolloid minták nanorészecskéit és szén nanocsöveket tartalmazó mintasorozatokat is vizsgáltam transzmissziós elektronmikroszkóppal. 1. ábra: Acél minta textúrája transzmissziós elektronmikroszkópos orientációs térképen. (A minta Dr. Mertinger Valéria, Dr. Nagy Erzsébet és Dr. Benke Márton kutatási témájához kapcsolódik.)

18 Pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatok végzése külsős megrendelőknek az MTA-ME Anyagtudományi Kutatócsoport által üzemeltett Elektronmikroszkópos Laboratóriumban Pekkerné Menyhárt Adrienn Az MTA-ME Anyagtudományi kutatócsoport által üzemeltetett Elektronmikroszkópos Laboratórium feladata elsősorban a Kutatócsoport, a Miskolci Egyetem, az Aluinvent Kft és a Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. kutatási tevékenységeihez kapcsolódó minták pásztázó elektronmikroszkópos és transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatainak elvégzése. Az elmúlt évben a fő feladatom az Elektronmikroszkópos Laboratóriumba külső intézetektől, megrendelőktől érkező minták, mintasorozatok pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálata volt. Emellett részt vettem a transzmissziós elektronmikroszkópos minták előkészítésében is. Az év során a Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. több csoportjától, illetve a Bay Zoltán Intézeten keresztül számos ipari vállalattól érkeztek minták pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatokra. Ezek célja nagy többségében a mintákon található különböző bevonatok összetételének, vastagságának, folytonosságának vizsgálata volt. Az egyik csoport részére saját szabadalmi eljárásuk alapján készített fém-habok minőségi vizsgálata, az összetétel (tisztaság) folyamatos ellenőrzése mellett a szöveti jellemzők dokumentálása volt a feladat. Különböző, Bay Zoltán Intézethez és a Miskolci Egyetemhez kötődő projektekben is végeztem pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatokat, melyek során különböző kísérleti eljárások (pl. forrasztási kísérletek) során előállított mintasorozatok szövetét és a mintákban előforduló fázisok kémiai összetételét jellemeztem. A különböző ipari, technológiai, fémtani folyamatokhoz, kísérletekhez kapcsolódó minták, alkatrészek vizsgálata mellett földtani-kőzettani kutatások mintasorozatait is vizsgáltam. 1. ábra Vas-hab szöveti képe. 2. ábra Forrasztás elemtérképe

19 Sn-20tömeg%Pb ötvözet forgó (RMF) és haladó mágneses térben (TMF) egyirányú hőelvonás közben kristályosodott szerkezetének összehasonlítása Kovács Jenő, Rónaföldi Arnold, Roósz András A fémek és fémötvözetek öntésénél (pl. kokillaöntés, folyamatos öntés, illetve a nyomásos öntés) az olvadék kristályosodása áramlás közben történik. Kristályosodás során a fémolvadékokban kialakult áramlások megváltoztatják az öntvények makroés mikroszerkezetét. Az áramlás közben történő kristályosodási folyamatok jobb megértéséhez, tervezhetőségéhez segítenek hozzá az ismert paraméterek (pl. szilárd/olvadék határfelület mozgási sebessége (frontsebesség), hőmérséklet gradiens) között elvégzett laborkísérletek. Az áramlás okozta változások megfigyelésére a kísérleteknél különböző jellegű, és különböző intenzitású olvadékmozgásokat hozhatnak létre a kristályosítandó próbákban. Ezek az áramlások előidézhetőek váltakozó mágneses térrel (forgó, haladó, lüktető), mechanikus keveréssel vagy ultrahangos vibrációval, illetve a próbatartó forgatásával. Néhány esetben csak a szilárd/olvadék keverékzónában, máskor a próba teljes térfogatában létrehozzák az áramlást. A következőkben az általunk elvégzett két laborkísérletet és az azokból levonható következtetéseket ismertetjük. Hengeres, 8 mm átmérőjű és 90 mm hosszú, 20 tömeg% Pb-tartalmú Sn-Pb ötvözeteket kristályosítottunk egyirányú hőelvonással 4N tisztaságú alapanyagokból és közben forgó- és haladó mágneses teret előállító induktorral vízszintes, illetve függőleges áramlásra kényszerítettük a megszilárduló olvadékot. Az áramlás miatt fellépő szerkezetváltozás megállapíthatósága céljából a próbák első felét mágneses tér nélkül kristályosítottuk. A kristályosítás a Bridgman-módszerrel, a gravitációs térrel ellentétes irányban történt. A kísérletek közben 13 darab NiCr-Ni hőelemmel mértük a próbák hőmérsékletét. A kísérletek alatt a próba-mozgatás sebessége 0,05 mm/s volt. Az alkalmazott mágneses indukció 100 mt, a tér frekvenciája 50 Hz volt. A hűlésgörbékből számított frontsebesség a kezdeti 0,02 mm/s-ról 0,08 mm/s-ra nőtt, a hőmérséklet gradiens a kezdeti 5 K/mm-ről 2,5 K/mm-re csökkent, a lehűlési sebesség pedig a kezdeti 0,15 K/s-ról 0,25 K/s-ra nőtt a próbák teljes hossza mentén az először kristályosodott alsó részüktől kiindulva. A kristályosodott szerkezetek vizsgálata során a próbák hossza mentén azok felső szélétől 0,75 és 3,45 mm-re, valamint a keresztcsiszolatokon képelemzővel mértük a primeren kristályosodott Sn dendritek térfogat-százalékos mennyiségét és a szekunder dendritág távolságot. A mért adatokból az alkotók sűrűsége és oldhatósága figyelembevételével az egyensúlyi fázisdiagram alapján kiszámítottuk a próbákban a Pb tömegszázalékos mennyiségét. A forgó mágneses tér indította vízszintes áramlás miatt a próba sugár- és tengelyirányában erős makrodúsulás jött létre. A haladó tér által keltett függőleges áramlás nem hozott létre számottevő makrodúsulást. A mágneses tér használata nélkül kristályosodott rész szerkezete irányított, oszlopos dendrites lett, amely az áramlás beindításával ekviaxiálissá alakult át. Az áramlás következtében a dendrites szerkezet mindkét esetben finomodott, amely a csökkent szekunder dendritág távolság értékekben mutatkozott meg.

20 Duplex acélok maradó feszültségének fázis szerinti eloszlása Filep Ádám, Benke Márton, Mertinger Valéria A maradó mechanikai feszültségnek jelentős szerepe van az alkatrészek várható élettartamára. A feszültség jellege (nyomó- ill. húzófeszültség), térfogati eloszlása és abszolút értéke döntően befolyásoló tényező. A kialakult állapot függ az anyagot alkotó fázis(ok) szilárdsági tulajdonságaitól, úgy mint folyáshatár, rugalmassági modulusz, Poisson-tényező, stb. Több fázis esetén természetesen a fázisok eltérő tulajdonságokkal, eltérő feszültségtartó képességgel rendelkeznek, ami komplexebbé teszi a feszültségállapotot. További kérdés ezeknek a fázisoknak a szerkezete és mennyisége/aránya. Vizsgálataink során hegesztett duplex acél mintákban vizsgáltuk a ferrit és ausztenit fázisokban kialakuló maradó feszültség eloszlását speciális, roncsolásmentes röntgendiffratométerrel. Az ausztenit fázis elemzése Mn röntgencsővel, a ferrit/martenzit fázisé pedig Cr csővel történt. Meghatároztuk a hegesztés során kialakult feszültség felületi és mélységi eloszlását. Utóbbi esetben rétegeltávolítási lépésekkel történt a mérés.

21