Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Design, construction and start-up of measuring system for pulse heating of metallic glass ribbons

Kamil Michniewicz

Abstract

Metallic glasses are materials that have a different structure from crystalline metallic alloys. This structure is responsible for the unique combination of properties that they acquire. High mechanical properties, excellent corrosion resistance and soft magnetic properties are a few of many. These properties are the reason why metallic glasses find many applications including electronics where good magnetic properties are desired. It has been discovered that it possible to improv these properties through nanocrystallization. A typical way of producing the amorphous-nanocrystalline structure is isothermal annealing of metallic glasses with appropriate chemical composition and grain refining elements. These refining elements are allowing to use higher content of the main alloy components, eg. iron or cobalt, which are responsible for high magnetization. In recent years worldwide research has been conducted to develop chemical composition and manufacturing process for metallic glass alloys without grain refining elements. For these purpose short heat treatment called ultra-rapid annealing (URA) is used. Nowadays the most common method to achieve this is realized by rapid heating between two hot metal blocks. However possibilities of conducting measurements of crystallization progress during this method are limited. A different method is required. The following work presents the process of designing and constructing a device for pulse DC heating of amorphous ribbons. It contains all the necessary informations, the design assumptions, along with their justification, the thought process during designing and final construction with tests. The proper work of the device has been confirmed by conducted experiments. Temperature of ribbon of about 740C has been achieved. Furthermore, both crystalline and amorphous structures have been acquired. The measurement of temperature and resistance change during heating were successfully carried out. In addition, structure the magnetic properties of the ribbons have been examined after ultra-rapid annealing. The results confirmed the assumptions after the analysis of in-situ measurements of temperature and resistance. We managed to obtain soft magnetic materials, which was one of the goals.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Kamil Michniewicz (FMSE) Kamil Michniewicz,, Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Title in Polish
Projekt, budowa i uruchomienie stanowiska pomiarowego do impulsowego wygrzewania taśm ze szkieł metalicznych
Supervisor
Jarosław Ferenc (FMSE/DCFM) Jarosław Ferenc,, Division of Construction and Functional Materials (FMSE/DCFM)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Certifying unit
Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Affiliation unit
Division of Construction and Functional Materials (FMSE/DCFM)
Study subject / specialization
, Inżynieria Materiałowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
11-02-2019
Issue date (year)
2019
Internal identifier
IM-D.002352
Reviewers
Jarosław Ferenc (FMSE/DCFM) Jarosław Ferenc,, Division of Construction and Functional Materials (FMSE/DCFM)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE) Bartosz Michalski (FMSE/DCFM) Bartosz Michalski,, Division of Construction and Functional Materials (FMSE/DCFM)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Keywords in Polish
szkło metaliczne, taśmy amorficzne, materiały miękkie magnetycznie, obróbka cieplna, nanokrystalizacja
Keywords in English
metallic glass, amorphous ribbons, magnetically soft materials, heat treatment, nanocrystallization
Abstract in Polish
Szkła metaliczne są materiałami które posiadają odmienną strukturę od krystalicznych stopów metalicznych. To właśnie ona odpowiada za unikatowe zestawienie właściwości jakie posiadają szkła metaliczne. Wysokie właściwości mechaniczne, znakomita odporność na korozję oraz właściwości typowe dla materiałów miękkich magnetycznie to kilka z nich. Sprawiają one że szkła metaliczne znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach, między innymi w elektronice. Bardzo pożądane są tam dobre właściwości magnetyczne. Pragnąc osiągnąć jak najlepsze parametry użytkowe odkryto możliwość ich poprawy przez nanokrystalizację. Typowym sposobem wytworzenia struktury amorficzno-nanokrystalicznej jest izotermiczne wyżarzanie szkieł metalicznych o odpowiednim składzie chemicznym, zawierających pierwiastki rozdrabniające strukturę. Te dodatki stopowe powodują, że jest większa zawartość głównych składników stopów, np. żelaza czy kobaltu, dzięki którym stopy te charakteryzują się dużą magnetyzacją. W ostatnich latach prowadzone są na świecie badania nad opracowaniem składu chemicznego i sposobu wytwarzania stopów amorficzno-nanokrystalicznych bez dodatków stopowych rozdrabniających strukturę. W tym celu stosuje się krótkotrwałą obróbkę cieplną z bardzo szybkim nagrzewaniem (ang.: ultra-rapid annealing, URA). Proces ten najczęściej jest przeprowadzany za pomocą szybkiego wygrzewania amorficznych taśm między rozgrzanymi metalowymi blokami, jednak ogranicza on możliwość dokonywania pomiarów postępu procesu krystalizacji w trakcie procesu. Wymagają one zastosowania innej metody. W poniższej pracy przedstawiono proces projektowania oraz realizacji stanowiska do impulsowego wygrzewania taśm amorficznych za pomocą prądu stałego. Zawarte w niej są wszystkie niezbędne informacje, począwszy od założeń projektowych wraz ich uzasadnieniem, przez przedstawienie procesu myślowego podczas projektowania, na wykonaniu wraz z testami kończąc. Na stanowisku przeprowadzone zostały badania które potwierdziły skuteczność działania stanowiska. Udało się uzyskać temperaturę taśmy wynoszącą około 740C, pomyślnie przeprowadzić proces krystalizacji oraz proces wygrzewania w którym zachowano strukturę amorficzną. Pomyślnie wykonano pomiar temperatury oraz zmiany oporu podczas grzania. Dodatkowo zbadano strukturę metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego oraz zmierzono właściwości magnetyczne odcinków taśm po procesie obróbki cieplnej. Wyniki tych badań były zgodne z zarejestrowanymi przebiegami temperatury i oporności taśm. Udało się otrzymać miękkie materiały magnetyczne, co było jednym z założeń projektowych.
File
  • File: 1
    Kamil_Michniewicz_praca_inżynierska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 30798

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTf224914a31b74feaaa3e815ebaac0c0b/
URN
urn:pw-repo:WUTf224914a31b74feaaa3e815ebaac0c0b

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page