Synergia w spiekanych kompozytach ziarnistych

• Autorzy: Pędzich Z. , Grabowski G. , Wojteczko A.

Warianty tytułu

EN

Synergy in sintered particulate composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł opisuje, na wybranych przykładach, możliwości udoskonalenia właściwości fizycznych spiekanych materiałów polikrystalicznych poprzez wytwarzanie kompozytów. Wszelkie technologie spiekania proszków wielofazowych, dążąc do uzyskania jak najwyższego zagęszczenia wyrobu, prowadzą do otrzymania materiałów, które znajdują się w skomplikowanym stanie naprężeń wewnętrznych. Jednocześnie spiekanie układów wielofazowych przebiega w sposób, który zdecydowanie modyfikuje parametry mikrostrukturalne finalnego materiału. Kolejną cechą, oczywistą z punktu widzenia definicji kompozytu, jednak konieczną do podkreślenia, jest obecność granicy międzyfazowej, która może w istotny sposób modyfikować właściwości materiałów. W pracy, na przykładzie realnych tworzyw z układu Al₂O₃/ZrO₂, wskazano właściwości kompozytów polikrystalicznych, które mogą zostać poprawione w kompozycie w sposób synergiczny – takie jak odporność na kruche pękanie, podatność na pękanie podkrytyczne, odporność na zużycie kawitacyjne.

EN

The article describes, on the selected examples, the possibilities of improving the physical properties of sintered polycrystalline materials by producing composites. All technologies of sintering multi-phase powders aiming at obtaining the highest density of the product, lead to obtaining materials that are in a complicated state of internal stresses. At the same time, sintering of multiphase systems proceeds in a way that significantly modifies the microstructural parameters of the final material. Another feature, obvious from the point of view of the definition of a composite, but necessary to emphasize, is the presence of an interface, which can significantly modify the properties of materials. In the work, on the example of real materials from the Al₂O₃/ZrO₂ system, the properties of polycrystalline composites, which can be improved in the composite in a synergistic manner, such as fracture toughness, subcritical crack resistance, resistance to cavitation wear, are indicated.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty ziarniste; pękanie podkrytyczne; podatność na ścieranie; zużycie kawitacyjne

EN

particulate composites; subcritical crack propagation; abrasive wear; cavitation erosion

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 69, nr 2
• Strony: 20--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Pędzich Z.

• AGH w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

autor

Grabowski G.

• AGH w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

autor

Wojteczko A.

• AGH w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Bibliografia

• [1] L.J. Brautman, R.H. Krock, Composite Materials, Academic Press, New York, 1975.
• [2] D. Hull, T.W. Clyne, An Introduction to Composite Materials, Second Edition, Cambridge University Press, 1996.
• [3] Z.Pędzich, G.Grabowski, W. Maziarz (2008), Wybrane kompozyty ceramiczne o fazach ciągłych – analiza stanu naprężeń i ich wpływ na właściwości, „Materiały Ceramiczne”, 60 (4), 258–261.
• [4] K. Niihara(1991), New Design Concepts of Structural Ceramics – Ceramic Nanocomposites, „J . Ceram. Soc. Jpn.”, 99 (10), 974–82.
• [5] A.H. De Aza, J. Chevalier, G. Fantozzi, M. Schehl, R. Torrecillas (2002), Crack growth resistance of alumina, zirconia and zirconia toughened alumina ceramics for joint prostheses, „Biomaterials”, 23, 937–945.
• [6] J. Sedlacek, D. Galusek, P. Svancarek, R. Riedel, A. Atkinson, X. Wang (2008), Abrasive wear of Al2O3–SiC and Al2O3–(SiC)–C composites with micrometer- and submicrometer-sized alumina matrix grains, „J. Europ. Ceram. Soc.”, 28, 2983–2993.
• [7] J. Selsing (1961), Internal Stresses in Ceramics, „J. Am. Ceram. Soc.”, 44, 419–419.
• [8] M.Taya, S.Hayashi, A.S.Kobayashi, H.S.Yoon (1990), Toughening of a Particulate-Reinforced Ceramic-Matrix Composite by Thermal Residual Stress, „J. Amer. Ceram. Soc.”, 73 (5), 1382–1391.
• [9] G. Grabowski, R. Lach, Z. Pędzich, K. Świerczek, A. Wojteczko (2018), Anisotropy of thermal expansion of 3Y-TZP, α−Al2O3 and composite from 3Y−TZP/α−Al2O3 system, „Archives of Civil and Mechanical Engineering”, 18 (1), 188–197.
• [10] K. Kornaus, G. Grabowski, M. Rączka, D. Zientara, A. Gubernat (2017), Mechanical properties of hot-pressed SiC-TiC composites, „Process. Appl. Ceram.”, 11, 329–336.
• [11] G. Grabowski, Z. Pędzich (2007), Residual stresses in particulate composites with alumina and zirconia matrices, „J. Europ. Ceram. Soc.”, 27 [2–3], 1287–1292.
• [12] D. Bucevac, B. Matovic, S. Boskovic, S. Zec, V. Krstic (2011), Pressureless sintering of internally synthesized SiC-TiB2 composites with improved fracture strength, „J. Alloys Compd.”, 509, 990–996.
• [13] W.H. Tuan, R.Z. Chen, T.C. Wang, C.H. Cheng, P.S. Kuo (2002) Mechanical properties of Al2O3/ZrO2 composites, „J. Europ. Ceram. Soc.”, 22 (16), 2827–2833.
• [14] Z. Pędzich, K. Haberko, J. Piekarczyk, M. Faryna, L. Lityńska (1998), Zirconia matrix – tungsten carbide particulate composites manufactured by hot-pressing technique, „Materials Letters”, 36 (7), 70–75.
• [15] O. Vasylkiv, Y. Sakka, V.V. Skorokhod (2003), Low-Temperature Processing and Mechanical Properties of Zirconia and Zirconia–Alumina Nanoceramics, „J. Am. Ceram. Soc.”, 86 (2), 299–304.
• [16] Z. Pędzich, K. Haberko (1997), Toughening Mechanisms in the TZP – WC Particulate Composites, „Key Engineering Materials”, Vols. 132–136, 2076–79.
• [17] A. Limpichaipanit, R. Todd (2009), The relationship between microstructure, fracture and abrasive wear Al2O3/SiC nanocomposites and microcomposites containing 5 and 10% SiC, „J. Europ. Ceram. Soc.”, 29, 2841–2848.
• [18] J. Chevalier, C. Olagnon, G. Fantozzi (1999), Subcritical crack propagation in 3Y-TZP ceramics: static and cyclic fatigue, „J. Am. Ceram. Soc.”, 82 (11), 3129–3138.
• [19] A. Wojteczko, R. Lach, K. Wojteczko, Z. Pędzich (2017), Estimation of lifetime of zirconia and zirconia-alumina composites using the constant stress rate data, „Composites Theory and Practice”, 17 (1), 14–18.
• [20] A. Wojteczko, R. Lach, K. Wojteczko, Z. Pędzich (2016), Investigation of subcritical crack growth phenomenon and estimation of life time of alumina and alumina-zirconia composites with different phase arrangement, „Ceramics International”, 42 (8), 9438–9442.
• [21] A. Dudek, G. Grabowski, R. Lach, M. Kot, M. Ziąbka, K. Wojteczko, Z. Pędzich (2015), The influence of thermal residual stress state on the abrasive wear rates of oxide matrices particulate composites in different work environments [w:] A.M. Brandt, J. Olek, M.A. Glinicki, C.K.Y. Leung, L. Lis (Wyd.), Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Brittle Matrix Composites, 11, 75–81.
• [22] Z. Pędzich, R. Jasionowski, M. Ziąbka (2013), Cavitation wear of ceramics – part I. Mechanisms of cavitation wear of alumina and tetragonal zirconia sintered polycrystals, „Composites Theory and Practice”, 13 (4), 288–292.
• [23] Z. Pędzich, R. Jasionowski, M. Ziąbka (2014), Cavitation wear of ceramics – part II. Mechanisms of cavitation wear of composites with oxide matrices, „Composites Theory and Practice”, 14 (3), 139–144.
• [24] R. Jasionowski, W. Przetakiewicz, D. Zasada (2011), The effect of structure on the cavitational wear of FeAl intermetallic phase-based alloys with cubic lattice, „Archives of Foundry Engineering”, 11 (2), 97–102.