Efekt wzmocnienia kompozytów ściernych z tlenku glinu wiskerami Al4B2O9

• Autorzy: Herman D. , Bobryk E. , Walkowiak W.

Warianty tytułu

EN

Reinforcing effects of Al4B2O9 whiskers on alumina abrasive composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono koncepcję mikrostruktury spoiwa szkło-krystalicznego, zbrojonego wiskerami Al4B2O9, przeznaczonego do wiązania ziaren ściernych z mikrokrystalicznego tlenku glinu w kompozyt ścierny. Konsekwencją wygenerowania w szkło-krystalicznych mostkach, wiążących ziarna tlenku glinu, losowo zorientowanych wiskerów jest uruchomienie dodatkowych mechanizmów pochłaniających energię w procesie pękania kompozytu. Wytrzymałość mechaniczna na rozciąganie takich kompozytów wzrasta o 32,27% w porównaniu do kompozytów ze spoiwem szkło-krystalicznym z drobnokrystaliczną fazą gahnitu. Uzyskanie wymaganego poziomu wytrzymałości w takich układach, zwłaszcza o wysokiej porowatości, może być dokonywane zatem na drodze świadomego kształtowania mikrostruktury spoiw w jednym, ciągłym procesie obróbki termicznej kompozytów.

EN

A concept of glass-crystalline binder microstructure, reinforced with Al4B2O9 whiskers, intended to bond abrasive grains of microcrystalline alumina into an abrasive composite was presented. The consequence of generating the randomly oriented whiskers within glass-crystalline bonding bridges comprises launching additional mechanisms that absorb energy during cracking. The tensile strength of such composites increased by 32.27% compared to the composites with the glass-crystalline binder composed of the fine-crystalline gahnite phase. The obtainment of the required level of strength in such systems, especially of high porosity, can thus be made by creating the appropriate microstructure of binders in a single, continuous process of heat treatment of the composites.

Słowa kluczowe

PL

spoiwa szkło-krystaliczne; wiskery Al4B2O9; wytrzymałość mechaniczna; mikrostruktura

EN

glass-ceramic binders; Al4B2O9 whiskers; mechanical strength; microstructure final

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 67, nr 1
• Strony: 37--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Herman D.

• Politechnika Koszalińska, Instytut Technologii i Edukacji, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

autor

Bobryk E.

• Politechnika Warszawska, Wydział Chemiczny, ul. Noakowskiego 3, 00-664 Warszawa

autor

Walkowiak W.

• Politechnika Koszalińska, Instytut Technologii i Edukacji, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

Bibliografia

• [1] Li Zi-Cheng, Li Zhi-Hong, Zhang Ai-Ju, Zhu Yu-Mei: Synthesis and two-step sintering behavior of sol-gel derived nanocrystalline corundum abrasives, J. Eur. Ceram. Soc., 29, (2009), 1337-1345.
• [2] Krell, A., Ma, H.: Nanocorundum-advanced synthesis and processing, Nanostructured Materials, 8, 11, (1999), 1141-1153.
• [3] Krell, A., Blank, P.: Advances In the Grinding Efficiency of Sintered Alumina Abrasives, J. Am. Ceram. Soc., 79, 3, (1996), 763-769.
• [4] Lee, S.-J., Kriven, W. M.: Toughened Oxide Composites Based on Porous Alumina-Plateled Interphases, J. Am. Ceram. Soc., 84, 4, (2001), 767-774.
• [5] Abdullah, M., Ahmad, J., Mehmood, M.: Influence of Al2O3 whisker concentration on flexural strength of Al2O3-ZrO2 (TZ-3Y), Composite Ceram. Int., 38, (2012), 6517-6523.
• [6] Ye, F., Yang, Y. M., Zhang, L. T., Zhou, W. C., Zhou, Y., Lei, T. C.: Fracture Behavior of SiC-whisker-Reinfored Barium Aluminosilicate Glas-Ceramic Matrix Composites, J. Am. Ceram. Soc., 84, 4, (2001), 881-883.
• [7] Bansal, N. P.: Mechanical properties of Hi-Nicalon fiber-reinforced celsian composites after high-temperature exposures in air, J. Eur. Ceram. Soc., 29, (2009), 525–535.
• [8] Xia, L., Wang, X., Wen, G., Li, X., Qin, C., Song, L.: Influence of brick pattern interface structure on mechanical properties of continuous carbon fiber reinforced lithium aluminosilicate glass–ceramics matrix composites J. Eur. Ceram. Soc., 32, (2012), 409–418.
• [9] Reis, P., Filho, V., Davim, J. P., Xu, X., Ferreira, J. M. F.: Wear behavior on advanced structural ceramics: α-sialon matrix reinforced with β-sialon fibers, Materials and Design, 26, (2005), 417–423.
• [10] Zhao, B., Li, Z., Zhu, Y.: Effect of polycrystalline mullite fibres on the properties of vitrified Bond and vitrified CBN composites, Ceram. Int., 39, (2013), 2863-2868.
• [11] Wang, J., Ning, G., Yang, X., Gan, Z., Liu, H., Lin, Y.: Large-scale synthesis of Al4B2O9/Al18B4O33 whiskers via a novel metod, Mater. Lett., 62, (2008), 365-368.
• [12] Peng, L. M., Li, X. K., Li, H., Wang, J. H., Gong, M.: Synthesis and microstructural characterization of aluminium borate whiskers, Ceram. Int., 32, (2006), 365-368.
• [13] Lee, H. K., Zerbetto, S., Colombo, P., Pantano, C. G.: Glass-Ceramics and composites containing aluminium borate whiskers, Ceram. Int., 36, (2010), 1589-1596.
• [14] Sun, T., Xiao, H., Cheng, Y., Liu, H.: Effect of Mo (M=Ba,Mg,Ca) on the crystallization of B2O3-Al2O3-SiO2 glass ceramics, Ceram. Int., 35, (2009), 1051-1055.
• [15] Herman, D., Okupski, T., Walkowiak, W.: Crystallization of gahnite in CMAS glass forming system. Mechanism and process kinetics, Advances in Science and Technology, 68, (2010), 59-64.
• [16] Goldstein, A., Yeshurun, Y., Vulfson, M., Kravits, H.: Fabrication of Transparent Polycrystalline ZnAl2O4 – A New Optical Bulk Ceramic, Israel Ceramic and Silicate Institute, Haifa (2000), Israel.
• [17] Yekta, B. E.: Effect of P2O5, B2O3 and PbO on the sinterability of β-quartz solid solution and gahnite glass-ceramics, J. Mater. Sci., 36, (2001), 477–483.
• [18] Yekta, B. E., Alizadeh, P., Rezazadeh, L.: Synthesis of glass-ceramic glazes in the ZnO–Al2O3–SiO2–ZrO2 system, J. Eur. Ceram. Soc., 27, 5, (2005), 2311-2315.
• [19] Tkalcec, E., Kurajica, S., Ivankovic, H.: Crystallization behavior and microstructure of powdered and bulk ZnO–Al2O3–SiO2 glass-ceramics, J. Non-Cryst. Solids, 351, 2, (2005),149-157.
• [20] Mazza, D., Vallino, M., Busca, G.: Mullite-Type Structures in the Systems Al2O3–Me2O (Me = Na, K) and Al2O3–B2O3, J. Am. Ceram. Soc.,75, 7, (1992), 1929-1934.
• [21] Cong, R.-H., Yang, T., Li, K., Li, H.-M., You, L.-P., Liao, F.-H., Wang, Y.-X., Lin, J.-H: Mullite-type Ga4B2O9, structure and order-disorder phenomen, Acta Crystallographica, B66, (2010), 141-150.
• [22] Hildmann, B., Ledbetter, H., Kim, S., Schneider, H.: Structural Control of Elastic Constants of Mullite in Comparison to Sillimanite, J. Am. Ceram. Soc., 84, 10, (2001), 2409–2414.
• [23] van der Laag, N. J., Snel, M. D., Magusin, P. C. M. M., de With, G.: Structural elastic thermophysical and dielectric properties of zinc aluminate (ZnAl2O4), J. Eur. Ceram. Soc., 24, 8, (2004), 2417-2424.
• [24] Strnad, Z.: Glass-Ceramics Materials, Elsevier, (1986).
• [25] Anmin, H. Ming, L., Dau, M.: Preparation of whiskers β-spodumene Glass-Ceramics, J. Am. Ceram. Soc., 89, 1, (2006), 358-360.