Feasibility Evaluation of Cu-Nb Microcomposite Joints Formed by Magnetic Field Pressing for Pulsed Power Applications

In this work we have evaluated the feasibility of the magnetic field pressing technology for formation of Cu-Nb joints for further pulsed power applications. The electrical and mechanical properties of joints have been investigated. The structure of Cu-Nb conductors joints was investigated using optical and scanning electron microscopy. The mechanical characteristics have been evaluated using tensile tests. It has been determined that the maximum tensile strength of 350 MPa could be achieved, which is 30,4 % of a Cu-Nb wire strength. The applied pressing technology allowed minimizing the defects in the microcomposite structure due to solid-state joining process, however the resultant decrease of conductivity by 10 % influenced an increase of the Joule heating. After a 2 min 200 A current flow the difference of 54,4 °C between the conductor and the joint area was observed. It was concluded that the Cu-Nb joints formed by magnetic field pressing are applicable for pulsed magnet setups where non-destructive joints are required

Daugiafunkcių nikelio-aliuminio dangų ant aliuminio-magnio lydinių tyrimai

Disertacijoje nagrinėjamas nikelio-aliuminio dangų ant aliuminio-magnio lydinių substrato formavimas. Disertacijos tikslas ‒ ištirti skirtingų substrato valymo būdų ir plazminio purškimo proceso parametrų įtaką nikelio-aliuminio dangų ant aliuminio-magnio lydinių (Mg ≈ 2,6‒3,6 %) formavimosi procesui ir dangų fizikinėms bei eksploatacinėms savybėms. Darbe sprendžiami šie pagrindiniai uždaviniai: nustatyti aliuminio-magnio lydinių substrato paviršiaus charakteristikas pritaikius skirtingus paviršiaus valymo būdus ir įvertinti šių veiksnių bei substrato kaitinimo temperatūros poveikį dangos tiškalų formavimosi procesui; optimizuoti plazminio purškimo proceso parametrus ir suformuoti dilimui bei korozijai atsparią dangą aliuminio-magnio lydinio paviršiuje; ištirti nikelio-aliuminio purkštinių dangų mikrostruktūros fazines dedamąsias, jų eksploatacines savybes. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, rezultatų apibendrinimas, literatūros ir autorės publikacijų disertacijos tema sąrašai ir 6 priedai. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, gina-mieji teiginiai. Įvado pabaigoje pristatomos disertacijos tema autorės paskelbtos publikacijos ir pranešimai konferencijose bei disertacijos struktūra. Pirmajame skyriuje apžvelgiamos terminio purškimo technologijos, plazminiu būdu purkštos dangos ant aliuminio lydinių ir jų formavimosi ypatumai. Taip pat analizuojami aliuminio lydinių paviršiaus valymo būdai, jų povei-kis tiškalų formavimui ir įvairių veiksnių įtaka purkštų dangų adhezijai ir kohezijai. Antrajame skyriuje pateikiami aliuminio-magnio lydinio valymo būdai, aprašomos tyrimui naudotos medžiagos ir įrenginiai, darbe taikomi medžiagų ir jų savybių tyrimo metodai. Trečiajame skyriuje pateikiami ir analizuojami purškiamųjų miltelių sandaros tyrimų rezultatai, pateikiami substrato katodinio valymo ir plazminio purškimo parametrų optimizavimo tyrimo rezultatai, valytų aliuminio-magnio substratų paviršiaus charakteristikų tyrimai, nikelio-aliuminio tiškalų formavimosi ypatumai ir užpurkštos dangos mikrostruktūros fazinių dedamųjų ir savybių tyrimų rezultatai. Disertacijos medžiaga paskelbta 9 moksliniuose straipsniuose, o tyrimų rezultatai pristatyti 13 mokslinių konferencijų Lietuvoje ir užsienyje

Investigation into the structure and corrosion resistance of Mg-Al and Mg-Al-Zr coatings produced by magnetron sputtering

Thin cathode layers of 200 nm thickness of Mg-Al and Mg-Al-Zr alloys and pure Zr were formed on glass substrates using a magnetron sputtering technique. X-ray diffraction and atomic force microscopy were used for structure and morphology analysis of magnetron sputtered alloys. The corrosion resistance of the sputtered Mg-Al and Mg-Al-Zr coatings in 0.1 M (NH4)3BO3 and 0.1 M NaCl solution (pH = 8.6), was evaluated according to anodic polarization behavior. Article in Lithuanian. Magnetroninių Mg-Al, Mg-Al-Zr ir Zr dangų struktūros ir korozinio atsparumo tyrimas Santrauka. Plonos, 1–2 μm storio, Mg-Al ir Mg-Al-Zr lydinių ir gryno Zr dangos buvo suformuotos ant stiklinių padėklų magnetroninio nusodinimo metodu. Šių dangų struktūra ir morfologija tirta fizikiniais analizės metodais: rentgeno spindulių difrakcija (toliau – RSD) ir atominės jėgos mikroskopija (toliau – AJM). Korozinis dangų atsparumas vertintas veikiant 0,1 M NH4BO3 ir 0,1 M NaCl tirpalu (pH = 8,6), be to, atlikti anodinės poliarizacijos tyrimai. Magnetroniniu būdu nusodintų dangų korozinis atsparumas lygintas su tradiciniais metalurginiais metodais pagamintų cirkonio ir Mg-Al lydinių koroziniu atsparumu. Nustatytos koreliacijos tarp lydinių struktūros ir korozinio atsparumo. Raktiniai žodžiai: Mg-Al, Mg-Al-Zr lydiniai, magnetroninis nusodinimas, korozija

Research on the properties of thermal sprayed Ni-Cr-Si-Fe-B coatings

The article deals with the flame sprayed Ni-Cr-Si-Fe-B coating on aluminum alloy substrates. Before the thermal spraying process, aluminum samples were modified applying chemical, mechanical and thermal processing pre-treatment methods. The main aluminum surface treatment was removing an oxide layer from the surface and improving the exploitation properties of nickel-based coatings. The work involved coating microstructure, porosity, adhesion and microhardness tests. The dependence of the estimated exploitation properties of flame spray coatings on aluminum surface preparation methods and technological parameters of spraying has been established. Article in Lithuanian. Terminiu būdu užpurkštų Ni-Cr-Si-Fe-B dangų savybių tyrimas Santrauka. Straipsnyje nagrinėjamos liepsniniu būdu ant aliuminio lydinių substratų užpurkštos Ni-Cr-Si-Fe-B dangos. Aliuminio bandiniai prieš terminį purškimą buvo apdoroti cheminiais, mechaniniais ir terminiais būdais. Pagrindinis aliuminio paviršiaus apdorojimo tikslas buvo pašalinti oksidų sluoksnį nuo paviršiaus ir pagerinti nikelio pagrindo dangų eksploatacines savybes. Atlikti dangos mikrostruktūros, porėtumo, adhezijos ir mikrokietumo tyrimai. Nustatyta liepsninio purškimo būdu gautų dangų eksploatacinių savybių priklausomybė nuo aliuminio paviršiaus paruošimo būdų ir purškimo technologinių parametrų. Raktiniai žodžiai: liepsninis purškimas; Ni-Cr-Si-Fe-B dangos; aliuminio lydinio bandiniai; dangų eksploatacinės savybė

RESEARCH OF PROPERTIES OF SPRAYED COATINGS ON THE ALUMINIUM ALLOYS / ALIUMINIO LYDINIŲ PLAZMINIO PURŠKIMO TYRIMAS

In article the cathodic cleaning processes of aluminum alloyAW 5754 and cleaned substrate surface coating by plasmawith Ni-Cr-Fe-Si powder were researched. Aluminium substrateroughness after cathodic treatment at different cathodic treatmentparameters was established during the experiments. During theinvestigation a comparison of the calculated medium power1.6 to 9 kW plasma torch voltage-current characteristics withthe experimental results was made. The optimized parametersof aluminium cathode substrate cleaning process were selected;porosity and morphology of plasma sprayed nickel-based coatingwere determined. Santrauka Straipsnyje nagrinėjami aliuminio lydinio AW 5754 katodinio valymo procesai ir nuvalyto substrato paviršiaus dengimas plazminiu būdu Ni-Cr-Si-Fe danga. Eksperimentinių bandymų metu nustatytas aliuminio substrato šiurkštumas po katodinio valymo, esant skirtingiems katodinio valymo parametrams. Tyrimo metu buvo palygintos apskaičiuotos vidutinės galios 1,6–9 kW plazmotrono voltamperinės charakteristikos su eksperimentiniais rezultatais. Parinkti aliuminio substrato optimalūs katodinio valymo proceso parametrai ir nustatytas plazminiu būdu užpurkštos nikelio pagrindo dangos porėtumas ir morfologija. Reikšminiai žodžiai: plazmotronas, plazmotrono voltamperinės ir šiluminės charakteristikos, katodinis valymas, paviršiaus šiurkštumas, plazminis purškimas

Research of properties of sprayed coatings on the aluminium alloys

In article the cathodic cleaning processes of aluminum alloyAW 5754 and cleaned substrate surface coating by plasmawith Ni-Cr-Fe-Si powder were researched. Aluminium substrateroughness after cathodic treatment at different cathodic treatmentparameters was established during the experiments. During theinvestigation a comparison of the calculated medium power 1.6 to 9 kW plasma torch voltage-current characteristics withthe experimental results was made. The optimized parametersof aluminium cathode substrate cleaning process were selected; porosity and morphology of plasma sprayed nickel-based coatingwere determined. Article in Lithuanian. Aliuminio lydinių plazminio purškimo tyrimas Santrauka. Straipsnyje nagrinėjami aliuminio lydinio AW 5754 katodinio valymo procesai ir nuvalyto substrato paviršiaus dengimas plazminiu būdu Ni-Cr-Si-Fe danga. Eksperimentinių bandymų metu nustatytas aliuminio substrato šiurkštumas po katodinio valymo, esant skirtingiems katodinio valymo parametrams. Tyrimo metu buvo palygintos apskaičiuotos vidutinės galios 1,6–9 kW plazmotrono voltamperinės charakteristikos su eksperimentiniais rezultatais. Parinkti aliuminio substrato optimalūs katodinio valymo proceso parametrai ir nustatytas plazminiu būdu užpurkštos nikelio pagrindo dangos porėtumas ir morfologija. Reikšminiai žodžiai: plazmotronas, plazmotrono voltamperinės ir šiluminės charakteristikos, katodinis valymas, paviršiaus šiurkštumas, plazminis purškimas

RESEARCH ON THE PROPERTIES OF THERMAL SPRAYED NI-CR-SI-FE-B COATINGS / TERMINIU BŪDU UŽPURKŠTŲ NI-CR-SI-FE-B DANGŲ SAVYBIŲ TYRIMAS

The article deals with the flame sprayed Ni-Cr-Si-Fe-B coating on aluminum alloy substrates. Before the thermal spraying process, aluminum samples were modified applying chemical, mechanical and thermal processing pre-treatment methods. The main aluminum surface treatment was removing an oxide layer from the surface and improving the exploitation properties of nickel-based coatings. The work involved coating microstructure, porosity, adhesion and microhardness tests. The dependence of the estimated exploitation properties of flame spray coatings on aluminum surface preparation methods and technological parameters of spraying has been established. Santrauka Straipsnyje nagrinėjamos liepsniniu būdu ant aliuminio lydinių substratų užpurkštos Ni-Cr-Si-Fe-B dangos. Aliuminio bandiniai prieš terminį purškimą buvo apdoroti cheminiais, mechaniniais ir terminiais būdais. Pagrindinis aliuminio paviršiaus apdorojimo tikslas buvo pašalinti oksidų sluoksnį nuo paviršiaus ir pagerinti nikelio pagrindo dangų eksploatacines savybes. Atlikti dangos mikrostruktūros, porėtumo, adhezijos ir mikrokietumo tyrimai. Nustatyta liepsninio purškimo būdu gautų dangų eksploatacinių savybių priklausomybė nuo aliuminio paviršiaus paruošimo būdų ir purškimo technologinių parametrų. Raktiniai žodžiai: liepsninis purškimas; Ni-Cr-Si-Fe-B dangos; aliuminio lydinio bandiniai; dangų eksploatacinės savybė

NIKELIO-ALIUMINIO DANGOS ANT ALIUMINIO-MAGNIO LYDINIO ATSPARUMO DILIMUI IR KOROZIJAI TYRIMAS

The article examines the plasma sprayed 80Ni-20Al coatings on aluminum-magnesium (Mg ≈ 2.6‒3.6 %) alloy substrate, which before plasma spraying was cleaned using blasting with Al2O3 particles. The wear resistance and corrosion tests of sprayed coating and aluminum-magnesium alloy were performed. The volume loss, average central part of the cross-sectional area of wear track, wear rapidity, wear rate, wear resistance and corrosion current of coating and Al-Mg substrate were evaluated. The wear resistance and corrosion of nickel-aluminum coating and aluminum-magnesium substrate were compared at the work. Furthermore the wear tracks analysis of sprayed coating and substrate surface was carried out. Santrauka  Straipsnyje nagrinėjamos plazminiu būdu purkštos 80Ni-20Al dangos ant aliuminio-magnio (Mg ≈ 2,6‒3,6 %) lydinio substrato, kuris prieš padengiant buvo nuvalytas srautinant Al2O3 dalelėmis. Buvo atlikti purkštos dangos, aliuminio-magnio lydinio dilimo ir korozijos tyrimai. Nustatyti dangos ir Al-Mg substrato tūrio nuostoliai, vidutinis išdilusio takelio centrinės dalies skerspjūvio plotas, dilimo sparta, dilimo greitis, atsparumas dilimui ir korozijos srovė. Darbe buvo palygintas nikelio-aliuminio dangos ir aliuminio-magnio substrato atsparumas dilimui ir korozijai. Taip pat buvo atlikta užpurkštos dangos ir substrato dilimo takelių paviršiaus analizė. Reikšminiai žodžiai: plazminis purškimas, nikelio-aliuminio dangos, aliuminio-magnio lydinys, dilimas, elektrocheminė korozija

Nikelio-aliuminio dangos ant aliuminio-magnio lydinio atsparumo dilimui ir korozijai tyrimas

The article examines the plasma sprayed 80Ni-20Al coatings on aluminum-magnesium (Mg ≈ 2.6‒3.6 %) alloy substrate, which before plasma spraying was cleaned using blasting with Al2O3 particles. The wear resistance and corrosion tests of sprayed coating and aluminum-magnesium alloy were performed. The volume loss, average central part of the cross-sectional area of wear track, wear rapidity, wear rate, wear resistance and corrosion current of coating and Al-Mg substrate were evaluated. The wear resistance and corrosion of nickel-aluminum coating and aluminum-magnesium substrate were compared at the work. Furthermore the wear tracks analysis of sprayed coating and substrate surface was carried out. Santrauka  Straipsnyje nagrinėjamos plazminiu būdu purkštos 80Ni-20Al dangos ant aliuminio-magnio (Mg ≈ 2,6‒3,6 %) lydinio substrato, kuris prieš padengiant buvo nuvalytas srautinant Al2O3 dalelėmis. Buvo atlikti purkštos dangos, aliuminio-magnio lydinio dilimo ir korozijos tyrimai. Nustatyti dangos ir Al-Mg substrato tūrio nuostoliai, vidutinis išdilusio takelio centrinės dalies skerspjūvio plotas, dilimo sparta, dilimo greitis, atsparumas dilimui ir korozijos srovė. Darbe buvo palygintas nikelio-aliuminio dangos ir aliuminio-magnio substrato atsparumas dilimui ir korozijai. Taip pat buvo atlikta užpurkštos dangos ir substrato dilimo takelių paviršiaus analizė. Reikšminiai žodžiai: plazminis purškimas, nikelio-aliuminio dangos, aliuminio-magnio lydinys, dilimas, elektrocheminė korozija

Research on the plasma spray process applying the finite element method

The article investigates the physical processes of plasma spraying. The application of the finite element method has assisted in establishing the distribution of the voltage of the plasma arc and current density in the plasma stream during numerical simulation. With reference to the results of experimental data, the real location of an anode spot of the electric arc in the plasma spray process has been evaluated. The paper has calculated the values of electromagnetic Lorentz forces and established their influence on plasma flow. With the help of the two-layer model for the semi-molten nickel particle, contact between the particle and substrate during plasma spraying has been simulated. Article in Lithuanian. Plazminio purškimo procesų tyrimas baigtinių elementų metodu Santrauka Straipsnyje nagrinėjami fizikiniai procesai, vykstantys plazminio purškimo metu. Taikant baigtinių elementų metodą, skaitinio modeliavimo metu buvo nustatytas plazmos lanko įtampos ir srovės tankio pasiskirstymas plazmos sraute. Panaudojant eksperimentinių rezultatų duomenis, buvo įvertinta reali elektros lanko anodo dėmės padėtis plazminio purškimo procese. Buvo apskaičiuotos elektromagnetinių Lorenco jėgų reikšmės ir nustatyta jų įtaka plazmos srautui. Taikant dvisluoksnės aplydytos nikelio dalelės modelį, buvo imituojamas dalelės kontaktas su substratu purškiant. Reikšminiai žodžiai: plazminis purškimas, fizikiniai procesai, baigtinių elementų metodas, dalelės kontaktas