Cavitation wear of ceramic. Part 2, Cavitation wear mechanisms of composites with oxide matrices

• Autorzy: Pędzich Z. , Jasionowski R. , Ziąbka M.

Warianty tytułu

PL

Zużycie kawitacyjne ceramiki. Cz. 2, Mechanizmy zużycia kawitacyjnego kompozytów na osnowach tlenkowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The usage of ceramic materials in applications endangered by intensive cavitation could limit erosion phenomena. Especially effective improvement could be achieved with the application of sintered ceramic matrix composites (CMC). The presented work describes the cavitation wear resistance of a few CMCs in comparison to mono-phase ceramic sinters made of alumina and tetragonal zirconia. Their degradation was described by the volumetric loss of material. Additionally, the cavitation degradation mechanisms of each particular material were determined by detailed observations of worn surfaces at different stages of wear.

PL

Użycie materiałów ceramicznych w zastosowaniach, w których materiał narażony jest na intensywną kawitację, może ograniczyć zużycie. Szczególnie efektywną poprawę można uzyskać, stosując spieki kompozytów ziarnistych składające się z faz ceramicznych (CMC). Prezentowana praca przedstawia odporność na zużycie kawitacyjne kilku materiałów kompozytowych w odniesieniu do jednofazowych spieków tlenkowych (korundu oraz tetragonalnych polikryształów dwutlenku cyrkonu). Porównane zostały wartości zużycia objętościowego oraz mechanizmy zniszczenia poszczególnych materiałów. Te ostatnie określano poprzez szczegółową obserwację stanu powierzchni na różnych etapach zużycia.

Słowa kluczowe

EN

cavitation; erosion; ceramic matrix composites

PL

kawitacja; erozja; kompozyty z osnową ceramiczną

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 14, nr 3
• Strony: 139--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pędzich Z.

• AGH - University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractory Materials al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Jasionowski R.

• Maritime Academy, Institute of Basic Technical Sciences, Department of Shipbuilding Materials Engineering, ul. Podgórna 51-53, 70-506 Szczecin, Poland

autor

Ziąbka M.

• AGH - University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractory Materials al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Brennen C.E., Cavitation and Bubble Dynamics, Oxford University Press, 1995.
• [2] Briggs L.J., The limiting negative pressure of water, Journal of Applied Physics, 21, 1970, 721-722.
• [3] Trevena D.H., Cavitation and Tension in Liquids, IOP Publishing Ltd, 1987.
• [4] Plesset M.S., Chapman R.B., Collapse of an Initially spherical vapour cavity in the neighbourhood of a solid boundary, Jour. Fluid Mech. 1971, 47 (2), 283-290.
• [5] Hickling R., Plesset M.S., Collapse and rebound of a spherical bubble in water, Phys. Fluids 1963, (7), 7-14.
• [6] Naude C.F., Ellis A.T., On the mechanism of cavitation damage by non-hemispherical cavities collapsing in contact with a solid boundary, Journal of Basic Engineering 1961, 83, 648-656.
• [7] Tomlinson W.J., Matthews S.J., Cavitation erosion of structural ceramics, Ceramics International 1994, 20 (3), 201-209.
• [8] Tomlinson W.J., Kalitsounakis N., Vekinis G., Cavitation erosion of aluminas, Ceramics International 1999, 25 (4), 331-338.
• [9] Niebuhr D., Cavitation erosion behavior of ceramics in aqueous solutions, Wear 2007, 263(1-6), 295-300.
• [10] Garcia-Atance Fatjo G., Hadfield M., Tabeshfar K., Pseudoplastic deformation pits on polished ceramics due to cavitation erosion, Ceramics International 2011, 37, 1919-1927.
• [11] Lua J., Zum Gahr K.-H., Schneider J., Microstructural effects on the resistance to cavitation erosion of ZrO2 ceramics in water, Wear 2008, 265, 1680-1686.
• [12] Pędzich Z., Jasionowski R., Lach R., Przetakiewicz W., Cavitation Resistance of Sintered Alumina and Composites on Its Base, [in:] Innovative Manufacturing Technology 2, Ed. P. Rusek, Institute of Advanced Manufacturing Technology, Krakow 2012, 393-402.
• [13] Pędzich Z., Jasionowski K., Ziąbka M., Cavitation wear of structural oxide ceramics and selected composite materials, J. Eur. Ceram. Soc. 2014, 34(14), 3351-56.
• [14] Pędzich Z., Jasionowski R., Ziąbka M., Cavitation wear of ceramics - part I. Mechanisms of cavitation wear of alumina and tetragonal zirconia sintered polycrystals, CompositesTheory and Practice 2013, 13(4), 288-292.
• [15] Lach R., Haberko K., Bućko M.M., Szumera M., Grabowski G., Ceramic matrix composites in the alumina/5-30 vol.% YAG system, J. Eur. Ceram. Soc. 2011, 31, 1889-1895.
• [16] Pędzich Z., The abrasive wear of alumina matrix particulate composites at different environments of work, [in:] D. Zhang, K. Pickering, B. Gabbitas, P. Cao, A. Langdon, R. Torrens, et al., editors, Advanced Materials and Processing IV, vol. 29-30, Switzerland, Trans Tech Publications, 2007, 283-286.
• [17] Pędzich Z., Zużycie abrazyjne kompozytów ziarnistych na osnowach tlenkowych, Kompozyty/Composites 2008, 8(4), 403-408.
• [18] Lach R., Haberko K., Trybalska B., Composite material in the Al2O3-20 vol% YAG system, Processing and Application of Ceramics 2010, 4(1), 1-6.
• [19] Niihara K., A fracture mechanics analysis of indentation, J. Mater. Sci. Lett. 1983, 2, 221-223.
• [20] Jasionowski R., Przetakiewicz W., Zasada D., The effect of structure on the cavitational wear of FeAl intermetallic phase-based alloys with cubic lattice, Archives of Foundry Engineering 2011, 11, Special Issue 2, 97-102.
• [21] Taya M., Hayashi S., Kobayashi A.S., Yoon H.S., Toughening of a particulate-reinforced ceramic-matrix composite by thermal residual stress, J. Amer. Ceram. Soc. 1990, 73(5) 1382-1391.
• [22] Grabowski G., Pędzich Z., Residual stresses in particulate composites with alumina and zirconia matrices, J. Europ. Ceram. Soc. 2007, 27(2-3), 1287-1292.