Synteza i spiekanie dwuborku tantalu metodą SPS

• Autorzy: Laszkiewicz-Łukasik J. , Putyra P. , Jaworska L. , Podsiadło M.

Warianty tytułu

EN

The synthesis and sintering of tantalum diboride TAB2 using SPS method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Materiały ceramiczne o osnowie borków, węglików i azotków metali przejściowych charakteryzują się silnymi wiązaniami kowalencyjnymi oraz wysoką temperaturą topnienia (powyżej 3000 °C). Ceramikę tę charakteryzuje stabilność właściwości fizyko-mechanicznych w szerokim zakresie temperatur, dlatego materiały te mogą znaleźć zastosowanie m.in. na odpowiedzialne komponenty ochrony termicznej, części maszyn pracujące w wysokich temperaturach oraz inne, od których wymagana jest także odporność na utlenianie. W artykule omówiono metodę spiekania reakcyjnego materiałów o osnowie dwuborku tantalu TaB2. Syntezę proszków tantalu i boru oraz proces spiekania przeprowadzono w jednym etapie technologicznym przy zastosowaniu metody SPS/FAST (ang. spark plasma sintering, field assisted sintering technology). Procesy spiekania przeprowadzono w temperaturze 2200 °C. Czas spiekania wynosił 5 min. Prędkość nagrzewania mieściła się w zakresie od 50 °C/min do 400 °C/min. Badania miały na celu określenie wpływu szybkości nagrzewania na mikrostrukturę i właściwości otrzymanych spieków. W pracy zaprezentowano wyniki analiz składu fazowego i mikrostruktury otrzymanych próbek, które przeprowadzono odpowiednio metodą dyfrakcyjną i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Dla pełnej charakterystyki materiałów wykonano również pomiary gęstości metodą hydrostatyczną, modułu Younga metodą ultradźwiękową oraz twardości metodą Vickersa.

EN

Ceramic materials composed of a matrix based on borides, carbides and nitrides of transition metals have strong covalent bonds and high melting points over 3000°C. These materials show stability of physical and mechanical properties over a wide temperature range, and therefore can be used as responsible components of thermal protections, machine parts working at high temperatures or other elements for applications which require a resistance to oxidation. This paper presents reactive sintering as a method of the obtaining tantalum diboride TaB2. The synthesis of tantalum and boron powders and the sintering process were carried out in a single technological stage using the SPS/FAST method (Spark Plasma Sintering, Field Assisted Sintering Technology). Sintering processes were carried out for 5 min at a temperature of 2200 °C. Heating rates ranged from 50 °C/min to 400 °C/min. The study aimed to determine the influence of heating rate on the microstructure and properties of the sintered materials. The results of X-ray phase composition and SEM analyses are presented. The density by hydrostatic method, Young's modulus by ultrasonic method, and hardness by Vickers’ indentation were also determined for a complete characterization of the materials.

Słowa kluczowe

PL

dwuborek tantalu; synteza; spiekanie SPS/ FAST; spiekanie reakcyjne

EN

tantalum diboride; synthesis; SPS/FAST sintering; reaction sintering

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 66, nr 4
• Strony: 440--445
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Laszkiewicz-Łukasik J.

• Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, Centrum Inżynierii Materiałowej i Technik Spiekania, ul. Wrocławska 37a, 30-011 Kraków

autor

Putyra P.

• Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, Centrum Inżynierii Materiałowej i Technik Spiekania, ul. Wrocławska 37a, 30-011 Kraków

autor

Jaworska L.

• Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, Centrum Inżynierii Materiałowej i Technik Spiekania, ul. Wrocławska 37a, 30-011 Kraków

autor

Podsiadło M.

• Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, Centrum Inżynierii Materiałowej i Technik Spiekania, ul. Wrocławska 37a, 30-011 Kraków

Bibliografia

• [1] Ciaś,A., Frydrych, H., Pieczonka, T.: Zarys Metalurgii Proszków, Wyd. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa, (1992).
• [2] Stolarz, S.: Wysokotopliwe związki i fazy, Wyd. Śląsk, Katowice, (1974).
• [3] Zhang, X., Hilmas, G. E., Fahrenholtz, G.: Synthesis densification, and mechanical properties of TaB2, Materials Letters, 62, (2008), 4251–4253.
• [4] Mrowec, S., Werber, T. : Korozja gazowa. Wyd. Śląsk, Katowice, (1965).
• [5] Mrowec, S., Werber, T.: Nowoczesne tworzywa żaroodporne, WNT, Warszawa, (1968).
• [6] http://en.wikipedia.org/wiki/Boron_trioxide