Comparison of creep behaviour in alumina based ceramics densified by SPS and HP

• Autorzy: Karamian E. , Bataille A. , Monshi A

Warianty tytułu

PL

Porównanie pełzania w ceramice korundowej zagęszczanej metodami SPS i HP

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

For more than a decade, the spark plasma sintering method (SPS) is an interesting alternative to classical densification processes for ceramic materials. Furthermore, SPS has recently been paid attention as an alternative method to obtain dense and fine-grained ceramics at low temperatures. SPS, also known as plasma activated sintering, is a method applicable for rapid sintering of metals and ceramics. Owing to the advantage of rapid heating, the alumina ceramics obtained by SPS have a grain size and density comparable to those of HPed ones. The increase of densification rate may be related to some difference in ion transport characteristics. In fact, if there is alteration in those transport characteristics, there may be some difference in all subsequent diffusion related to the processes such as grain growth, creep and high temperature deformation of SPS densified materials. This study describes creep behaviour and deformation mechanisms of alumina based materials densified by SPS, and compared with hot pressing (HP) to some extent. Pure alumina (SM8, Baikowski) was densified by SPS at 65 MPa (1200°C), and 45 MPa (1400°C) by hot pressing (HP).The grain size of the HP alumina was more twice bigger than the grain size of SPS sample (1000 nm versus 440 nm). The grain growth is more active during creep of SPS alumina (1300°C, σ = 30 MPa and final deformation 30 %) than during creep of HP alumina, about 70 % versus 25 %. Generally, the fineness of SPS materials microstructure shall speed up all processes related to diffusion.

PL

Od ponad dekady metoda spiekania z plazmą iskrową (SPS) jest interesującą alternatywą dla procesów klasycznego zagęszczania materiałów ceramicznych. Dalej, na SPS zwrócono uwagę jako na alternatywną metodę otrzymywania w niskich temperaturach gęstej i drobnoziarnistej ceramiki. SPS, znana też jako spiekanie aktywowane plazmą, jest metodą mającą zastosowanie do szybkiego spiekania metali i ceramiki. Korzystając z szybkiego ogrzewania, ceramika korundowa otrzymywana za pomocą SPS charakteryzuje się rozmiarem ziarna i gęstością porównywalną z odpowiednikami prasowanymi na gorąco. Zwiększenie szybkości zagęszczania może być przypisane pewnej różnicy charakterystyk transportu jonowego. Faktycznie, jeśli istnieje zmiana w tych charakterystykach transportu pojawić się może też różnica we wszystkich późniejszych cechach zależnych od dyfuzji takich jak: rozrost ziarna, pełzanie i deformacja wysokotemperaturowa materiałów zagęszczanych metodą SPS. Prezentowane badanie opisuje mechanizmy pełzania i deformacji materiałów korundowych zagęszczanych metodą SPS w porównaniu w pewnym zakresie do prasowanych na gorąco. Proszek korundu (SM8, Baikowski) zagęszczano metodą SPS przy 65 MPa (1200°C), i przy 45 MPa (1400°C) metodą prasowania na gorąco (HP). Rozmiar ziarna korundu HP był ponad dwa razy większy niż rozmiar ziarna próbek SPS (1000 nm przeciw 440 nm). Rozrost ziaren był aktywniejszy podczas pełzania korundu SPS (1300°C, σ = 30 MPa i deformacja końcowa 30 %) niż podczas pełzania korundu HP, około 70 % przeciw 25 %. Ogólnie, drobnoziarnistość mikrostruktury materiałów SPS będzie przyspieszała wszystkie procesy związane z dyfuzją.

Słowa kluczowe

EN

creep; alumina ceramics; sintering; SPS; HP

PL

pełzanie; ceramika korundowa; spiekanie; SPS; HP

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 63, nr 2
• Strony: 251--255
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Karamian E.

autor

Bataille A.

autor

Monshi A

• Islamic Azad University, Najaf Abad Branch, P.O.Box 517, Esfahan, Iran,

Bibliografia

• [1] Bataille A., Crampon J., Duclos R.: „Upgrading super plastic deformation performance of fine-grained alumina by graphite particles”, Ceramics Int., 25, (1999), 215-222.
• [2] Monteverde F.: „Ultra-high temperature HfB2–SiC ceramics consolidated by hot-pressing and spark plasma sintering”, J. Alloys Compd, 428, (2007), 197–205.
• [3] Shen, Z., Johnsson, M., Zhao, Z., Nygen, M.: „Spark plasma sintering of Alumina”. J. Am. Ceram. Soc., 85, (2002),1921–1927.
• [4] Dobedoe, R.S., West, G.D., Lewis, M.H.: „Spark plasma sintering of ceramics”, Bull. ECerS, 1 ,(2003), 19–24.
• [5] Nygren M., Shen Z.: „On the preparation of bio-, nano- and structural ceramics and composites by spark plasma sintering”, Solid State Sci., 5, (2003), 125–131.
• [6] Bataille A., Crampon J.: „Investigation and simulation of hot forming of alumina based materials”, J. Mater. Sci., 38, (2003), 3245–3248.
• [7] Carry C., Mocellin A.: „Structural superplasticity in single phase crystalline ceramics”, Ceram. Int., 13, (1987), 89.