Transcript ZB9 II 2011 - pkaero - Politechnika Rzeszowska

III KONFERENCJA RADY PARTNERÓW CZT AERONET
i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 12 – 13 Grudnia 2011 r.
„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”
ZB 9
Metaliczne materiały kompozytowe w aplikacjach lotniczych w tym
materiały typu Glare
Lider merytoryczny
Prof. dr hab. Barbara Surowska, dr hab. inż. Romana Śliwa
Instytucje partnerskie w zadaniu
Politechnika Lubelska, Politechnika Rzeszowska, Politechnika Śląska
Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, Instytut Lotnictwa, IPPT PAN
III i IV kwartał 2011
PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Kompozyty umacniane cząstkami
Odlewy szkieletowe
0,006
20000
Ubytek masy kompozytu, g
0,005
18000
udarność, J/m
2
ubytek masy, g
Ubytek masy trzpienia, g
16000
14000
0,004
0,003
0,0049
0,002
0,0008
stan surowy
0,0036
0
0,003
przesycanie
pełna obróbka
0,001
12000
0
2
4
6
8
udział umocnienia, % mas.
10
0,0002
0,0004
0,0007
12
0,0005
0,0006
0
Zależność między udziałem fazy
umacniającej (%mas.) a udarnością
(J/m2) po różnych zabiegach obróbki
cieplnej
0,0018
0,0014
0
0,0003
0,0004
0
0,0001
0,0011
Ubytek masy badanych skojarzeń
tribologicznych PA31+15%SiC,
PA31+15%WS, PA31+15%(SiC+WS)
Obraz 3D śladu tarcia powierzchni
kompozytu PA31+15%(SiC+WS)
Politechnika Śląska
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Kompozyty metalowo-ceramiczne
wytwarzane przez infiltrację ciśnieniową
metalu do pianek ceramicznych
Prawdopodobieństwo
wykrycia uszkodzenia
Średnia srednica okna, m
120
wartości doświadczalne
wartości wyliczone
100
80
60
40
Szacowanie rozmiaru uszkodzenia
20
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
-1
Lepkość pozorna, Pas (=9s )
Zależność średniej średnicy okna w
ściance pianki korundowej od lepkości
zawiesiny przeznaczonej do spieniania.
Politechnika Rzeszowska
ITWL
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Wytwarzanie i badanie kompozytów typu Glare
Mikrostruktura
Badanie NDT - mikrotomograf
Wytworzono laminaty tytan/kompozyt
węglowo-epoksydowy
Kompozyt węglowy temp. -196C
Wytrzymałość na rozciąganie
Politechnika Lubelska
Instytut Lotnictwa
Dane do wskaźników realizacji celów
projektu
Referaty na konferencjach:
1.
2.
3.
4.
5.
Myalski J., Właściwości tribologiczne materiałów kompozytowych
zawierających węgiel szklisty, XI Kongres Budowy i Eksploatacji Urządzeń
technicznych, Radom, 2011,
Wieczorek J., Tribologiczne właściwości kompozytów o osnowie stopu
aluminium poddanych obróbce plastycznej, kompozytów, XI Kongres Budowy i
Eksploatacji Urządzeń technicznych, Radom, 2011,
Potoczek M., Śliwa R.E., Characteristics of AlMg/Al2O3 interpenetrating
composites obtained by metal infiltration into gelcast Al2O3 foams” „Supply on
the Wings” 02-04.11.2011 Frankfurt, Germany
Potoczek M., Śliwa R.E., Pęcherski R., Nowak Z., Nowak M., Modeling of
ceramic foam structures designed as matrixes for interpenetrating composites,
21-st International Workshop on Computational Mechanics of Materials, 2224.08.2011, Limerick, Ireland.
Potoczek M., Śliwa R.E., Pęcherski R., Nowak Z., Nowak M., Modelowanie
struktury geometrycznej i wytrzymałości na ściskanie pianek ceramicznych
przeznaczonych do infiltracji ciekłymi metalami. IX-ta Konferencja
Odkształcalności Metali i Stopów. 22-25.11.2011, Łańcut.
Dane do wskaźników realizacji celów
projektu
Bieniaś J., Surowska B., Dębski H., Failure analysis of Fibre Metal
Laminates using experimental and FEA methods; International
Workshop on Computational Mechanics of Materials, Limerick-Ireland,
August 2011
7. Bieniaś J., Surowska B., Wpływ przygotowania powierzchni na
wytrzymałość połączenia metal kompozyt w laminatach FML, INPO
2011, Wisła Jawornik wrzesień 2011
8. Bieniaś J., Rudawska A., Analiza powierzchni metalu w kompozytach
typu FML, INPO 2011, Wisła Jawornik wrzesień 2011
9. Jakubczak P., Majerski K.,: Struktura i właściwości laminatów
szklano/epoksydowych, Sympozjum Inżynierowie Nowej Ery, Lublin
2011
10. Bieniaś J., Ostapiuk M., Surowska B., Wytwarzanie i analiza
strukturalna laminatów tytan-kompozyt wzmacniany włóknami
węglowymi oraz szklanym, XI Ogólnopolska Konferencja Tytan i jego
stopy, Myczkowce październik 2011
6.
11. Bieniaś J., Jakubczak P.,: Badania wybranych właściwości
wytrzymałościowych laminatów hybrydowych: tytan-kompozyt
węglowo/epoksydowy, XI Ogólnopolska Konferencja Tytan i jego
stopy, Myczkowce październik 2011
12. Dębski H., Ostapiuk M.: Numerical FEM analysis for the part of
composite helicopter rotor blade. XII Konferencja NaukowoTechniczna Techniki Komputerowe w inżynierii, październik 2011,
Słok k. Bełchatowa
13. Krzysztof Majerski, Jarosław Bieniaś, Monika Ostapiuk, Identyfikacja
porowatości w kompozytach węglowo i szklano/epoksydowych
metodą mikrotomografii komputerowej, Międzynarodowa Konferencja
Diagnostyka 2011, Male, Italia grudzień 2011
14. Ostapiuk M., Bieniaś J., Jakubczak P., Surowska B.,: Identyfikacja
nieciągłości w kompozytowych panelach sandwiczowych z
wykorzystaniem mikrotomografii komputerowej, Międzynarodowa
Konferencja Diagnostyka 2011, Male, Italia grudzień 2011
Dane do wskaźników realizacji celów
projektu
Publikacje
1. Myalski J.: Właściwości tribologiczne materiałów
kompozytowych zawierających węgiel szklisty, Tribologia, nr
4/11, s.203-210
2. Myalski J., Wieczorek J. , Płachta A: Assesment of the
composite deformation, composites with aluminium matrix
designer for the metal forming, Kompozyty 2011 (w druku)
3. Myalski J., Wieczorek J. : Physical and mechanical properties
of composites with aluminum alloy matrix designed for metal
forming , Kompozyty 2011 (w druku)
4. Wieczorek J., Myalski J.: Tribologiczne właściwości
kompozytów o osnowie stopu aluminium poddanych obróbce
plastycznej kompozytów , (w druku)
5. Dragan K.: Application of the image processing techniques
for the composite damage detection on the example of
disbonds in the aerospace components,
AERONAUTICAINTEGRAnr 1/2011 (9). str.19-24.
6. Bieniaś J., Surowska B., Wpływ przygotowania powierzchni na
wytrzymałość połączenia metal kompozyt w laminatach FML,
Inżynieria Materiałowa, 4 (2011) 341-343
7. Bieniaś J., Rudawska A., Analiza powierzchni metalu w
kompozytach typu FML, Inżynieria Materiałowa, 4 (2011) 337340
8. Bieniaś J., Ostapiuk M., Surowska B., Fraktografia i analiza
zniszczenia kompozytów węglowo/epoksydowych poddanych
obciążeniom statycznym i dynamicznym w podwyższonych
temperaturach, Acta Mechanica et Automatica 6(1) (2012) (w
druku)
9. Jakubczak P., Majerski K.,: Struktura i właściwości laminatów
szklano/epoksydowych, monografia, Sympozjum Inżynierowie
Nowej Ery, Lublin 2011
Dane do wskaźników realizacji celów
projektu
10. Potoczek M., Śliwa R.E., Pęcherski R., Nowak Z., Nowak M.:
Modelowanie struktury geometrycznej i wytrzymałości na
ściskanie pianek ceramicznych przeznaczonych do infiltracji
ciekłymi metalami. Rudy i Metale Nieżelazne nr 11, vol.56, str.
594-598, 2011.
11. Potoczek M., Śliwa R.E.: Microstructure and physical
properties of AlMg/Al2O3 interpenetrating composites fabricated
by metal infiltration into ceramic foams, Archives of Metallurgy
and Materials, po recenzji, w druku
Dane do wskaźników realizacji celów
projektu
Prace magisterskie obronione:
1. Jakubczak Patryk: Proces wytwarzania laminatu
metalowo-włóknistego. Promotor: prof. dr hab.
Surowska Barbara
2. Kowalczyk Łukasz: Wstępna ocena jakości laminatu
metalowo-włóknistego. Promotor: dr inż. Bieniaś
Jarosław
3. Majerski Krzysztof: Badania zniszczenia kompozytów
węglowo-epoksydowych. Promotor: dr inż. Bieniaś
Jarosław
4. Czerkies Paweł: Numeryczne modelowanie
zniszczenia kompozytu węglowo-epoksydowego.
Promotor: dr inż. Dębski Hubert
Dane do wskaźników realizacji celów
projektu
Prace inżynierskie planowane
1. Beń Agnieszka: Badania odporności korozyjnej kompozytów typu FML.
2.
3.
4.
5.
6.
Promotor: dr inż. Bieniaś Jarosław, luty 2012
Brzeski Andrzej: Identyfikacja nieciągłości strukturalnych w
kompozytach FML. Promotor: dr inż. Bieniaś Jarosław, luty 2012
Kaczor Magdalena: Badania wybranych właściwości mechanicznych
laminatów: tytan-kompozyt węglowo/epoksydowy. Promotor: prof. dr
hab.Surowska Barbara, luty 2012
Marek Katarzyna: Badania procesów zniszczenia w kompozytach typu
FML. Promotor: prof. dr hab..Surowska Barbara , luty 2012
Michalski Marcin: Badania wytrzymałości połączenia metal-kompozyt
węglowo/epoksydowy. Promotor: dr inż. Bieniaś Jarosław, luty 2012
Szymborski Bartosz: Badania wybranych właściwości materiałów typu
metal-kompozyt kevlarowo/ epoksydowy. Promotor: dr inż. Bieniaś
Jarosław, luty 2012
Dane do wskaźników realizacji celów
projektu
Prace magisterskie planowane (realizowane):
1. Marcin SZWED: Opracowanie technologii wykonania odlewów
szkieletowych z kompozytów umacnianych fazami
międzymetalicznymi, promotor: dr hab.inż. Mirosław Cholewa
2. Dariusz KIK: Ocena własności wytrzymałościowych
kompozytowych konstrukcji szkieletowych z lepkosprężystym
wypełnieniem, promotor: dr hab.inż. Mirosław Cholewa
3. Dawid ŻUK : Badania własności mas formierskich z
poliglikolem, promotor: dr hab.inż. Mirosław Cholewa
4. Przemysław WIAK : Analiza pękania laminatów FML.
Promotor: prof. dr hab. Surowska Barbara, czerwiec 2012
Dane do wskaźników realizacji celów
projektu
Rozprawa doktorska (w realizacji)
• mgr inż. Tomasz SZUTER: Kompozytowa konstrukcja
ciecz-ciało stałe na bazie aluminiowych odlewów
szkieletowych , promotor: dr hab.inż. Mirosław Cholewa
Rozprawa habilitacyjna (w trakcie przygotowania do recenzji
wydawniczej):
• M. Potoczek „Kształtowanie mikrostruktury piankowych
materiałów ceramicznych”
Udział:
studentów 10
doktorantów 3
innych wykonawców 18
Stan współpracy
z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej
PZL Świdnik S.A. – stałe konsultacje, udział w szkoleniach
NDT (PL, ITWL)
Główne wnioski
•
•
•
•
W odlewach szkieletowych najwyższą udarność
otrzymano dla stopów z 5% fazy umacniającej
poddanych przesycaniu.
Najkorzystniejszym z punktu widzenia trwałości układu
tribologicznego jest skojarzenie żeliwnego trzpienia z
kompozytem wzmacnianym mieszaniną cząstek SiC i
węgla szklistego.
Opracowano technologię wytwarzania pianek
korundowych przeznaczonych do tłumienia dźwięków.
Kompozytowy materiał metaliczno-ceramiczny
otrzymany przez infiltrację stopu aluminium do piankowej
ceramiki korundowej charakteryzuje się równomierną
strukturą w całej objętości, co jest bardzo trudne do
uzyskania w dotychczas znanych kompozytach
ziarnistych otrzymywanych przez wprowadzenie ziaren
ceramicznych do roztopionego metalu.
Główne wnioski
• Opanowana została technologia wytwarzania
laminatów metalowo-włóknistych w stopniu
pozwalającym na przygotowywanie paneli o
powtarzalnych właściwościach.
• Potwierdzono konieczność stosowania anodowania
blach aluminiowych i tytanowych.
• Wykazano, że nie ma bezpośredniego kontaktu
włókien węglowych z tytanem w laminatach
wytworzonych w autoklawie.
• Stan zniszczenia laminatów występuje przy trwałych
odkształceniach blach. Wynik taki uzyskano w
modelowaniu MES oraz potwierdzono badaniami
eksperymentalnymi.
Główne wnioski
• Technika termograficzna umożliwia zlokalizowanie
uszkodzeń na powierzchni badanego obiektu
wywołanych uderzeniem ciał obcych o małych
energiach (impact damage).
• Metody numerycznego przetwarzania sygnałów
pozwalają na określenie dokładności szacowania
rozmiarów uszkodzeń.
• Mikrotomografia rentgenowska jest przydatna do
oceny jakości FML ale wymaga opracowania
metodyki analizy, ze względu na małą moc lampy w
posiadanym urządzeniu.