Właściwości użytkowe tworzyw z układu B4C–CrSi2–hBN

• Autorzy: Rutkowski P. , Klimczyk P.

Warianty tytułu

EN

Application properties of materials from the B4C–CrSi2–hBN system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki dotyczące otrzymywania tworzyw zawierających osnowę z węglika boru. Do osnowy wprowadzano fazę syntezowanego krzemku chromu, który z jednej strony miał za zadanie obniżenie temperatury spiekania, a z drugiej podwyższenie odporności na kruche pękanie. Do tworzywa wprowadzono heksagonalny azotek boru w ilościach (2-8)% objętościowych w celu obniżenia współczynnika tarcia. Materiały otrzymano na drodze prasowania na gorącą w temperaturze o 150 ºC niższej niż dla tworzyw spiekanych w układzie B4C/h-BN. Wszystkie uzyskane tworzywa scharakteryzowano pod względem fazowym, strukturalnym, mikrostrukturalnym, właściwości sprężystych oraz właściwości mechanicznych. Otrzymano tworzywa o wytrzymałości na zginanie sięgającej 540 MPa, współczynniku krytycznej intensywności naprężeń 4,7 MPa•m1/2 oraz obniżonej w stosunku do czystego węglika boru wartości współczynnika tarcia i podwyższonej odporności na zużycie ścierne.

EN

In the paper, the results on the manufacturing boron carbide matrix materials were presented. The synthesized chromium silicide phase was added to the matrix to lower the sintering temperature and to increase the fracture toughness. Hexagonal boron nitride was introduced in a quantity of (2-8) vol.% to the composite as a solid lubricate. The materials were hot-pressed at the temperature of 150 ºC lower than used for the naturally sintered B4C/h-BN composites. The studied bodies were subjected to the phase and microstructural analysis, microstructural observations, and elastic and mechanical property measurements. The materials with a bending strength of 540 MPa and a fracture toughness of 4.7 MPam1/2 were manufactured. The lowered friction coefficient and lowered abrasion wear were recorded in comparison to the pure boron carbide material.

Słowa kluczowe

PL

B4C; CrSi2; h-BN; CrB2; współczynnik tarcia

EN

B4C; CrSi2; h-BN; CrB2; friction coefficient

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 65, nr 3
• Strony: 343--351
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz.

Twórcy

autor

Rutkowski P.

autor

Klimczyk P.

Bibliografia

• [1] Doodd,S.P., Saunderas, G.A., James, B. J.: Temperature and pressure dependences of the elastic properties of ceramic boron carbide (B4C), J. Mater. Sci., 37, (2002), 2731-2736.
• [2] De With, G., J. Less Common Mater., 95, (1983), 133.
• [3] Larsson,P., Axen,N., Hogmark,S.: Improvements of the mictrostructure and erosion resistance of boron carbide with additives, J. Mater. Sci., 35, (2000), 3433–3440.
• [4] Lee, H., Speyer, R. F.: Sintering of boron carbide Heat-treated with hydrogen, J. Am. Ceram. Soc., 98, 8, (2002), 2131-2133.
• [5] Schwetz, K. A., Sigl, L. S., Greim, J., Knoch, H.: Wear of boron carbide by abrasive waterjets, Wear, 181-183, (1995), 148-155.
• [6] Zhang, M., Zank, W., Gao, L., Zhang Y.: Fabrication and Microstructure of B4C Matrix composites by Hot-Pressing Sinter, Adv. Mater. Res., 368-373, (2012), 326-329.
• [7] Fedorus, V. B., Makarenko, G. N., Gordienko, S. P., Marek, E. V., Timofeeva,I. I.: Interaction between boron carbide and chromium oxide, Powder Metal. Metal Ceram., 34, 11-13, (1995), 637-639.
• [8] Gubernat, A., Stobierski, L., Rutkowski, P.: Kinetyka spiekania węglików diamentopodobnych, Ceramika, 96, (2006), 217 – 226.
• [9] Sakaguchi, S., Hirao, K., Yamauchi, Y., Kanzaki, S.: Mechanical properties of boron carbide ceramics, Ceram. Eng. Sci. Proc., Columbus 2000, 21, 4, (2000), 215-221.
• [10] Zhang, M., Zhang, W., Gao, L., Zhang, Y.: Fabrication and Microstructure of B4C Matrix composites by Hot-Pressing Sinter; Adv. Mater. Res., 368-373, (2012), 326-329.
• [11] Shank, F.A.: Struktury dvoinyh splavov, Metallurgiâ, Moskva, 1973.
• [12] Rutkowski, P.: Mechanical properites of hot-pressed boron carbide materials, Composites Theory and Practice, 13, 1, (2013), 33-39.
• [13] Kosydar, R., Bonarski, J.T., Kot, M., Zimowski, S., Ferraris, M., Salvo, M., Major: Boron nitride/titanium nitride laminar lubricating coating deposited by pulsed laser ablation on polymer surface, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, 56, 3, (2008), 217-221.
• [14] Engineering property data on selected ceramics, Vol. 1, Nitrides, metals and ceramics information center, Columbus, Ohio 43201-2693, 1987.
• [15] Vincenzini, P., Wiederhorn, S., Colombo, P.: Boron Nitride (BN) and Boron Nitride Composites for Applications under Extreme Conditions, Advances in Science and Technology, 65, (2010), 61-69.
• [16] Jiang, T., Jin, Z., Yang, J., Qiao, G.: Property and Microstructure of Machinable B4C/BN Nanocomposites, Key Eng. Mater., 368-372, (2008), 936-939.
• [17] Jiang, T., Jin, Z., Yang, J., Qiao, G.: Investigation on the preparation and machinability of the B4C/BN nanocomposites by hot-pressing process, J. Mater. Process. Techn., 209, (2009), 561-571.
• [18] Saito, T., Imada, Y., Honda, F.: Chemical influence on wear of Si3N4 and hBN in water, Wear, 236, (1999), 153-158.
• [19] Saito, T., Hosoe, T., Honda, F.: Chemical wear of sintered Si3N4, hBN and Si3N4-hBN composites by water lubrication, Wear, 247, (2001), 223-230.
• [20] Viricelle, J. P., Goursat, P., Bahloul-Hourlier, D.: Oxidation Behaviour of a Boron Carbide Based Material in Dry and Wet Oxygen, J. Therm. Anal. Calorim., 63, (2001), 507-515.
• [21] Oziębło, A., Konopka, K., Kurzydłowski, K. J., Szafran, M., Bobryk, E.: Odporność na pękanie kompozytów Al2O3-Fe otrzymanych metodą odlewania z ceramicznych mas lejnych, Kompozyty (Composites), 3, (2003), 7.
• [22] Wozniak, M., Danelska, A., Kata, D., Szafran, M.: New anhydrous aluminum nitride dispersions as potential heat-transferring media, Powder Techn., 235 (2013) 717-722.