• Strona główna AGH
  • AGH Main Page
 
Szukaj w systemie LAB
grupa / kierunek:
Nowe materiały i technologie / Inżynieria materiałowa i technologie materiałowe

Metody stereologiczne i statystyczne w inżynierii materiałowej

Kierownik: dr hab. inż. Kurt Wiencek, prof. AGH
Jednostka wiodąca: Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków,
Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej
Główni wykonawcy:
dr hab. inż. Kurt Wiencek, prof. AGH,
dr inż. Kazimierz Satora, dr inż. Andrzej Czarski, dr inż. Tadeusz Skowronek,
mgr inż. Piotr Matusiewicz, mgr inż. Edyta Głowacz
Cele ogólne badań:
- Stereologiczne metody pomiaru w metalografii ilościowej.
- Statystyczne własności mikrostruktury materiaów.
- Modelowanie mikrostruktury materiałów metodami geometrii stochastycznej.
- Sferoidyzacja i koagulacja cementytu w stalach.
- Komputerowa analiza obrazu.
- Metody statystyczne w inżynierii materiałowej.
Projekty w ramach których realizowany jest temat:
- Statystyczne własności stereologicznych charakterystyk mikrostruktury materiałów i ich estymatorów. Badania statutowe 11.11.110.405.
- Sferoidyzacja cementytu w perlicie stali eutektoidalnej. Badania własne 10.10.110.645.
- Związek między rekrystalizacją ferrytu i koagulacją dyspersyjnej fazy węglikowej w stali Fe-0.67%C. Grant promotorski KBN 3T08A03827.
- Koagulacja węglików w stalach. Badania własne 10.10.110.797.
- Wykonanie badań materiałowych rur stalowych ze szwem ocynkowanych zastosowanych na rurociągach wody ciepłej – 30.30.110.857
- Badania materiałowe rur stalowych ze szwem oraz rur stalowych bez szwu zastosowanych na rurociąg wody chłodzącej – 30.30.110.844
Najważniejsze uzyskane wyniki:
- Stereologiczne metody pomiaru w metalografii ilościowej

Dla w przybliżeniu kulistych cząstek (ziarn) w mikrostrukturze materiałów opracowano proste stereologiczne metody pomiaru. W szczególności: (i) pomiar gęstości cząstek, oparty na zliczaniu liniowych i płaskich przekrojów cząstek; (ii) pomiar gęstości cząstek-tlenków, oparty na pomiarze średnic cząstek na obrazie cienkiej folii w transmisyjnym mikroskopie elektronowym; (iii) ocena rozkładu rozmiaru cząstek metodą parametryczną, opartą na rozkładzie Weibulla.

- Statystyczne własności mikrostruktury materiałów

Na zgładzie, w określonym obszarze pomiarowym (kształt i pole są zadane): (i) liczba przekrojów skoagulowanych cząstek cementytu w stali Fe-0.6%C ma rozkład dwumianowy;
(ii) liczba punktów węzłowych ziarn zrekrystalizowanego żelaza ma rozkład Pascala, który można aproksymować rozkładem normalnym.
Poza tym stwierdzono, że: (i) pole przekroju ziarn zrekrystalizowanego tytanu ma rozkład wykładniczy; (ii) średnica skoagulowanych cząstek cementytu w stali ma rozkład Weibulla; (iii) rozkład tzw. podkładek (dla heterogenicznego zarodkowania grafitu w żeliwie) ze względu na rozmiar jest rozkładem wykładniczym.

- Modelowanie mikrostruktury materiałów metodami geometrii stochastycznej

Geometryczno-stochastyczny model Stienena-Weibulla opisuje zbiór cząstek skoagulowanego cementytu w stali Fe-0.6%C.
Klasterowe pola punktowe Materna i Thomasa opisują pole punktowe wyznaczone przez punkty-środki cząstek nierównomiernej, skoagulowanej, dyspersyjnej fazy cementytu w stali Fe-0.15%C.
Liniowe fraktale statystyczne opisują profile przełomu w stalach o typowych mikrostrukturach (ziarniste, dyspersyjne); ponieważ wymiar fraktalowy jest ma»y (1.09-1.11), to fraktalne własności badanych profili są raczej słabe.

- Sferoidyzacja i koagulacja cementytu w stalach

Kinetykę izotermicznej sferoidyzacji cementytu w perlicie stali eutektoidalnej (Fe-0.8%C) opisuje zależność względnego pola powierzchni granicy faz od czasu. Szybkość sferoidyzacji kontroluje dyfuzja żelaza na granicy faz. Sferoidyzacji towarzyszy zmiana krystalograficznej tekstury cementytu.
Kinetykę izotermicznej koagulacji dyspersyjnego cementytu w stali Fe-0.67%C opisuje zależność względnej krzywizny powierzchni granicy faz od czasu. Szybkość koagulacji zależy od wielkoÑci ziarna osnowy (ferrytu). W przypadku drobnoziarnistego ferrytu, cząstki są przeważnie na granicach jego ziarn. Łatwiejsza dyfuzja żelaza na granicach ziarn ferrytu przyspiesza koagulację.

- Komputerowa analiza obrazu

Pomiary ilościowych charakterystyk typowych mikrostruktur materia»ów metalicznych za pomocą komputerowych analizatorów obrazu SigmaScanPro i Met-Ilo wskazują na przydatność tych urządzeń w laboratoriach metalograficznych.
Najważniejsze publikacje:
1. K. Wiencek, A. Czarski, T. Skowronek: Fractal characterization of fractured surfaces of a steel containing dispersed Fe3C- carbide phase. Materials Characterization, vol.46, 2001, s.1-4.
2. K. Wiencek: Przyczynek do ilościowej mikroskopii elektronowej faz dyspersyjnych w stopach metali. Inżynieria Materiałowa, 2002, nr 4, s.182-185.
3. J. Pospiech, K. Wiencek, A. Morawiec, A. Piątkowski: GrainBoundary Contrasting on the Map of the Crystallographic Orientation Topography. Prakt. Metallogr. vol.39, 2002, s.126- 139.
4. K. Wiencek: Opis dyspersyjnej fazy Fe3C w stali za pomocą modelu Stienena. Materia»y 9. Konferencji "Informatyka w Technologii Metali" KomPlasTech'2002, Szczawnica 2002, s.119-125.
5. A. Czarski, K. Satora, A. Kasprzyk: Statistical monitoring of technological process of tube manufactoring. Metallurgy and Foundry Engineering, vol.28, 2002, s.167-170.

6. K. Wiencek, K. Satora, P. Matusiwicz: The estimation of Fe3C particel density NA in steel. Metallurgy and Foundry Engineering, vol.29, 2003, s.33-38.
7. E. Fraś, K. Wiencek, M. Górny, H. Lopez: Theoretical model for heterogeneous nucleation of grains during solidification. Materials Science and Technology, 2003, vol.19, s.1653-1660.
8. K. Wiencek: Random geometrical structures: stereology, models, applications in metallography. Rozdzia» w książce pt. Random Material Microstructures (praca zbiorowa pod red. K. Sobczyka), Wyd. IPPT PAN, Warszawa 2004.
9. K. Wiencek, J. Ryś, K. Satora: Ocena gęstości cząstek NV stereologiczną metodą zliczania przekrojów. Hutnik-Wiadomości Hutnicze, 2004, nr 7-8, s.440-443.
10. T. Skowronek, W. Ratuszek, K. Chruściel, A. Czarski, K. Satora, K. Wiencek: Spheroidization of cementite in pearlite. Archives of Metallurgy and Materials, Vol.49, 2004, s.961- 971.
11. K. Wiencek: Ocena rozkładu ziarn polikrystalicznego metalu stereologiczną metodą parametryczną. Materiały 11. Koferencji "Informatyka w Technologii Metali" KomPlasTech'2004, Zakopane 2004, s.317-322.
12. P. Matusiewicz, A. Czarski, H. Adrian: Quantitative Microstructure Analysis with SigmaScanPro. Proc. 8th European Congress on Stereology and Image Analysis. Zakopane 2005, s.131-138.
13. K. Wiencek, J. Ryś: A Method for Statistical Estimation of NA-Grain Density in Metal Structures. Proc. 8th European Congress on Stereology and Image Analysis. Zakopane 2005, s.358-364.
14. E. Fraś, K. Wiencek, M. Górny, H.F. Lopez: Graphite nodule and cell count in cast iron: A theoretical model based on Weibull statistics and experimental verification. International Journal of Cast Metals Researches, vol.18, 2005, nr.3, s.156-162.
15. K. Wiencek, T. Skowronek, B. Khatemi: Graphite particle size distribution in nodular cast iron. Metallurgy ane Foundry Eng. Vol.31, 2005, s.167-173.
16. K. Wiencek, K. Satora: Description of non-uniform Fe3C-dispersion in steel by Thomas cluster point field. Proc. S4G 6th International Conference on Stereology, Spatial Statistics and Stochastic Geometry. Praga 2006, s.337-342.
17. E. Fraś, K. Wiencek, A. Burbelko, M. Górny: The Application of Some Probability Density Functions on Heterogeneous Nucleation. Materials Science Forum, vol.508, 2006, s.425-430.
18. P. Matusiewicz, K. Satora, K. Wiencek: Coarsening of Fe3C particles in ferrite. S4G 6th International Conference on Stereology, Spatial Statistics and Stochastic Geometry. Praga 2006, s. 305-310.
19. E. Fraś, K. Wiencek, M. Górny, H.F.Lopez: Graphite Nodule and Eutectic Cell Count in Cast Iron: Theoretical Model Based on Weibull Statistics and Experimental Veriffication. Metallurgical and Materials Transactions A, Vol.38A, 2007, s. 385-395.
18. P. Matusiewicz, A. Czarski, H. Adrian: Estimation of materials microstructure parameters using computer program SigmaScanPro. Metallurgy and Foundry Engineering, vol.33, 2007, s.33-40.
19. E. Głowacz, P. Matusiewicz, A. Czarski: Pomiar charakterystyk mikrostruktury dyspersyjnej za pomocą analizatora MeT-Ilo. Materiały konferencyjne Szkoły Inżynierii Materia»owej, Kraków-Krynica 2007, s.288-293.
20. A. Czarski: Capability Process Assessment in Six Sigma Approach. Metallurgy and Foundry Engineering, vol.33, 2007, s.105-112.
21. A. Czarski, K. Satora, P. Matusiewicz: Statistical Methods in Quality Management - Process Capability Analysis. Metallurgy and Foundry Engineering, vol.33, 2007, s.121-128.
22. K. Wiencek; Weibull distribution in quantitative metallography in particle systems, Rozkład Weibulla w metalografii ilościowej układów cząstek, Archives of Metallurgy and Materials, vol 53, 2008, s. 719–720
23. A. Czarski: Estimation of process capability indices in case of distribution unlike the normal one, Archives of Materials Science and Engineering, vol. 34, 2008, s. 39–42
24. E. Głowacz, A. Czarski; Scheil-Schwartz-Saltykov method in the matrix depiction, Metoda Scheila-Schwartza-Sałtykowa w ujęciu macierzowym, STERMAT 2008 : VIII international conference on Stereology and image analysis in materials science : Zakopane, Poland, 2–6 September, 2008, Inżynieria Materiałowa, R. 29, 2008, s. 418–420

Dane osoby kontaktowej:
dr.hab.inż. Kurt Wiencek, prof.AGH
dr inż. Tadeusz Skowronek

data aktualizacji: 2009-03-03

All rights reserved (c) 2013 Akademia Górniczo-Hutnicza