Title Razvoj referentnih pločica tvrdoće po Vickersu postupkom metalurgije praha Title (english) Development of reference Vickers hardness blocks by powder metallurgy process Author Tamara Aleksandrov Fabijanić Mentor Mladen Franz (mentor)Committee member Željko Alar (predsjednik povjerenstva)Committee member Mladen Franz (član povjerenstva)Committee member Prošper Matković (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2014-03-12, Croatia Scientific / art field, TECHNICAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 53 - Physics 669 - Metallurgy 621 - Mechanical engineering. Nuclear technology. Machinery Abstract Referentne pločice tvrdoće bitan su i neizostavan dio lanca mjerne sljedivosti za mjernu veličinu tvrdoća. \Njihova kvaliteta direktno utječe na mjernu nesigurnost mjerenja tvrdoće. Iz navedenog razloga referentne pločice tvrdoće moraju pokrivati cijelu skalu vrijednosti tvrdoće. Referentne pločice tvrdoće po Vickersu za područje visokih tvrdoća proizvode se do vrijednosti tvrdoće približno 1500 - 1600 HV1. Radi osiguranja mjerne sljedivosti za područje vrijednosti tvrdoće približno 2000 HV te proširenja spektra materijala i postupaka dobivanja pristupilo se razvoju referentnih pločica tvrdoće po Vickersu. Primjenom nano praha volfram karbida kao polaznog materijala, prvi put korištenog za razvoj pločica, postignute su mikrostrukturne i mjeriteljske karakteristike koje su bolje od mjeriteljskih karakteristika postojeće referentne pločice tvrdoće po Vickersu stranog proizvođača koja predstavlja standardni referentni materijal čime je potvrđena hipoteza doktorske disertacije. Razvijene referentne pločice tvrdoće, s obzirom na postignute mikrostrukturne i mjeriteljske karakteristike, potencijalno bi mogle predstavljati referentni materijal tvrdoće nakon potvrđivanja stabilnosti tvrdoće kroz duže vremensko razdoblje. Teorijski dio doktorskog rada sastoji se od triju osnovnih cjelina sadržanih u naslovu disertacije: mjerenje tvrdoće, referentne pločice tvrdoće i metalurgija praha. Mjerenje tvrdoće obuhvaća definiciju tvrdoće kao mjerne veličine s opisanom problematikom mjerne sljedivosti i kratkim osvrtom na postupak mjerenja tvrdoće po Vickersu. Detaljno su opisane karakteristike referentnih pločice tvrdoće s posebnim naglaskom na referentne pločice tvrdoće po Vickersu, materijale i postupak umjeravanja istih. Područje metalurgije praha, kao izrazito široko i opsežno područje, opisano je djelomično koncentriranjem na dijelove koji su predmet disertacije. Eksperimentalni dio doktorskog rada kompleksan je i sastoji se od nekoliko cjelina. Primarni zadatak i cilj disertacije bio je razvoj referentnih pločica tvrdoće po Vickersu postupkom metalurgije praha. Za razvoj referentnih pločica tvrdoće primijenjeni su različiti postupci metalurgije praha - sinteriranje u atmosferi vodika i sinter HIP, koji se pak sastoje od cijelog niza zasebnih, ali opet neraskidivih tehnoloških operacija, kao što su mljevenje, sušenje, parafiniranje, granuliranje, kompaktiranje i sinteriranje. Prilikom izrade varirani su pojedini parametri tehnoloških postupaka dobivanja kako bi se odredio optimalan za svaki od primijenjenih postupaka i postigao materijal najboljih karakteristika. \Nakon razvoja i izrade pristupilo se detaljnom ispitivanju i analizi referentnih pločica tvrdoće po Vickersu. Analizirane su postignute značajke, počevši od mikrostrukture pa sve do konačnih zahtjeva koji se postavljaju na mjeriteljske karakteristike referentnih pločica tvrdoće po Vickersu, s posebnim naglaskom na jednolikost tvrdoće ispitne površine kao najvažnijom karakteristikom. Radi osiguranja pouzdanosti mjerenja tvrdoće provedena su interkomparacijska mjerenja na primarnom etalonu tvrdoće sukladno HR\N E\N ISO 6507-3, na temelju kojih je izvršena procjena i proračun mjerne nesigurnosti umjeravanja razvijenih referentnih pločica tvrdoće po Vickersu. U konačnici provedena je analiza sveukupnih rezultata ispitivanja i doneseni su zaključci o svakome od primijenjenih postupaka metalurgije praha za razvoj referentnih pločica tvrdoće po Vickersu.
Abstract (english) Reference hardness blocks are an essential and infallible part of a measuring traceability chain for the measuring quantity of hardness. Their quality directly influences the measurement uncertainty of hardness measurement. For that reason reference hardness blocks must cover the whole scale of hardness values. Reference Vickers hardness blocks for the high hardness range are produced up to hardness values of approximately 1500 - 1600 HV1. Development of reference Vickers hardness blocks by different powder metallurgy processes was started in order to ensure measurement traceability for the hardness values of approximately 2000 HV1, as well as to enlarge the spectrum of materials and processes of manufacture. The application of tungsten carbide nano powders as a starting material, used for the first time for the block manufacture, provided for better microstructural and metrological characteristics than with the existing reference Vickers hardness block from a foreign producer, which represent a standard reference material, thus confirming the hypothesis of a doctoral dissertation. Developed blocks, with regard to the achieved microstructural and metrological characteristics, could potentially represent reference material for hardness after confirming the stability of the hardness over a longer period of time. The theoretical part of the doctoral thesis consists of three main parts contained in the title of the dissertation; hardness measurement, reference hardness blocks and powder metallurgy. Hardness measurement includes the definition of hardness measurement with described traceability and brief review of the Vickers hardness method. Characteristics of the reference hardness blocks with special emphasis on the reference Vickers hardness blocks, material and calibration procedure are described in detail. The area of powder metallurgy, as an extremely broad and extensive area, is described partly focussing on the parts that are the subject of the dissertation. The experimental part of the doctoral dissertation is complex and consists of several parts. The primary objective of the doctoral thesis was the development of reference Vickers hardness blocks by the powder metallurgy process. Different processes of powder metallurgy - liquid phase sintering in hydrogen and sinter HIP - were used for the development of the blocks, with the latter consisting of a number of separate yet imminent technological operations, such as milling, drying, waxing, granulating, compacting and sintering. The parameters of technological process of obtaining were varied in order to determine the optimal for each of the applied process and to achieve material with best characteristics. After the development and manufacturing, detailed analysis of reference Vickers hardness blocks was carried out. Obtained features starting with microstructure to final requirements placed on the metrological characteristics of the blocks were analysed, with special emphasis on the uniformity of the test surface as the most important property. In order to ensure the reliability of hardness measurements the inter-comparison on the primary micro hardness standard according to HRN EN ISO 6507-3 was carried out on the basis of which the measurement uncertainty of developed reference Vickers hardness block calibration was calculated. Finally, an analysis of the overall test results and conclusions on each of the applied process of powder metallurgy for the development of reference Vickers hardness blocks were made.
Keywords
Referentne pločice tvrdoće po Vickersu
metalurgija praha
nanoprahovi
WC-Co tvrdi metali
jednolikost tvrdoće
Keywords (english)
Reference Vickers hardness blocks
powder metallurgy
nano powders
WC-Co hard metals
hardness uniformity
Language croatian URN:NBN urn:nbn:hr:235:229207 Study programme Title: Mechanical Engineering and Naval Architecture Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Open access Terms of use Created on 2020-04-27 18:27:36
