Projektowanie kompozytów Al2O3–Ni z wykorzystaniem pomiaru właściwości elektrokinetycznych

• Autorzy: Gizowska M. , Szafran M. , Konopka K.

Warianty tytułu

EN

Design of Al2O3–Ni composites using electrokinetic property measurements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad projektowaniem kompozytów ceramika-metal o osnowie ceramicznej, formowanych metodą odlewania z mas lejnych z wykorzystaniem w szczególności badań elektrokinetycznych zastosowanych proszków. W doświadczeniach stosowano następujące proszki: tlenek glinu (TM-DAR, firmy Tamei, Japonia) o średniej wielkości cząstek D50 = 0,21 žm, SBET = 14,5 m2/g i gęstości d = 3,8 g/cm3 oraz proszek niklu (Sigma-Aldrich) o średniej wielkości cząstek D50 = 2,17 žm, SBET = 2,1 m2/g i gęstości d = 8,9 g/cm3. Wyznaczono krzywe zależności potencjału dzeta i rozkładu wielkości cząstek od pH zawiesiny dla poszczególnych proszków i ich mieszanin w wodzie oraz w wodzie z dodatkiem substancji upłynniających w masie lejnej. Proszki wykorzystane w badaniach charakteryzują się dużą różnicą ich właściwości elektrokinetycznych, przez co w ich mieszaninie może dochodzić do efektu heteroflokulacji związanego z elektrostatycznym przyciąganiem się cząstek różnego rodzaju. Sprzyja to równomiernemu rozmieszczeniu cząstek metalicznych w kompozycie ceramika-metal.

EN

The main advantage of ceramic-metal composites is an increase of fracture toughness of a brittle ceramic matrix. In the paper, the results concerning characterization of electrokinetic behaviour of ceramic and metallic particles used for fabrication of the ceramic matrix ceramic-metal composite via slip casting method are presented. The following materials were used: alumina powder (TM-DAR, Tamei Japan) of average particle size D50 = 0.21 žm, specific surface area of SBET = 14.5 m2/g and density of d = 3,8 g/cm3, and nickel powder (Sigma-Aldrich) of average particle size D50 = 2.17 žm, specific surface area of SBET = 2.1 m2/g and density d = 8.9 g/cm3. Zeta potential as a function of pH was measured for suspensions of pure powders and powder mixtures in both water and water solutions containing deflocculants used for the slurry preparation. Together with zeta potential, particle size distributions were determined for the investigated suspensions of the powders and their mixtures. The studied ceramic and metallic powders show great differences in the electrokinetic behaviour, which can cause the heteroflocculation effect occurring in the suspension. Furthermore, from the rheological examination of the slurries with the different nickel powder content (0-5 vol.%), an influence of the nickel particles presence on slurry properties can be observed. With increase of the nickel powder concentration, the viscosity of slurry increased, and the rheopexy behaviour appeared.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty ceramika-metal; tlenek glinu; nikiel; potencjał dzeta; odlewanie z mas lejnych

EN

ceramic-metal composite; alumina; nickel; zeta potential; slip casting

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 63, nr 2
• Strony: 273--277
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Gizowska M.

autor

Szafran M.

autor

Konopka K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Chemiczny, ul. Noakowskiego 3, 00-664 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Aldridge M., Yeomans J.A.: „The Thermal Shock Behaviour of Ductile Particle Toughened Alumina Composites. J. Eur. Ceram. Soc., 19, (1998), 1769-1775.
• [2] Konopka K., Oziębło A.: „Microstructure and the fracture toughness of the Al2O3-Fe composites”, Mat. Char., 46, (2001), 125-129.
• [3] Szafran M., Konopka K., Bobryk E., Kurzydłowski K. J.: „Ceramic matrix composite with gradient concentration of metal particles”, J. Eur. Ceram. Soc., 27, (2007), 651-654
• [4] Szafran M., Konopka K., Bobryk E., Wasilewski Ł., Konopka K.: „Kompozyty ceramika-metal otrzymywane z wykorzystaniem ceramicznych mas lejnych”, Kompozyty 1, (2008), 53-58.
• [5] Moya J. S., Lopez-Esteban S., Pecharroman C.: „The challenge of ceramic/metal microcomposites and nanocomposites”, Prog. Mat. Sci., 52, (2007), 1017-1090.
• [6] Gizowska M., Szafran M., Wasilewski Ł., Konopka K.: „Gęstość i moduł Younga kompozytów otrzymanych metodą odlewania z mas lejnych”, Kompozyty 4, (2009), 390-395.
• [7] Szafran M., Konopka K., Bobryk E.: „Wytwarzanie kompozytów gradientowych Al2O3-Fe metodą odlewania z mas lejnych”, Kompozyty 1, (2006), 55-61.
• [8] Oziębło A., Konopka K., Bobryk E., Szafran M., Kurzydłowski K.J.: „Al2O3-Fe Functionally Graded Materials Fabricated Under Magnetic Field”, Solid State Phenom., 101-102, (2005), 143 - 146.
• [9] Szafran M., Bobryk E., Konopka K.: „Projektowanie kompozytów ceramika-metal z gradientem stężenia cząstek metalu”, Kompozyty 3, (2005), 10-15.
• [10] López S., Bartolome J.F., Pecharroman C., Moya J.S.: „Zirconia/ stainless-steel continuous functionally graded material”, J. Eur. Ceram. Soc., 22, (2002), 2799-2804.
• [11] Tomsia A.P., Saiz E., Ishibashi H., Diaz M., Requena J., Moya J.S.: „Powder Processing of Mullite/Mo Functionally Graded Materials”, J. Eur. Ceram. Soc., 18, (1998), 1365-1371.
• [12] Hernandez N., Sanchez-Herencia A.J., Moreno R.: „Forming of nickel compacts by a colloidal fi ltration route”, Acta Mater., 53, (2005), 919-925.
• [13] Pampuch R., Haberko K., Kordek M.: Nauka o procesach ceramicznych, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, (1992).
• [14] Kucharska L.: Reologiczne i fizykochemiczne podstawy procesów ceramicznych, Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, (1976).
• [15] Konsztowicz K.J.: „Wpływ heteroflokulacji zawiesin koloidalnych Al2O3-ZrO2 na mikrostruktury i właściwości mechaniczne ich kompozytów”, Polskie Towarzystwo Ceramiczne, Kraków, (2004).
• [16] Parks G.A.: „The isoelectric points of solid oxides, solid hydroxides, and aqueous hydroxo complex systems”, Chem. Rev., 65, (1965), 177-195.
• [17] Parks G.A.: „Equilibrium Concepts in Natural Water Systems”, Adv. Chem Ser., 67, (1967), 121.
• [18] De Faria L.A., Trasatti S.: „Physical versus chemical mixtures of oxides: the point of zero charge of Ni-Co mixed oxides”, J. Electroanal. Chem., 554-/555, (2003), 355-/359.
• [19] Goski D., Kwak C.T., Konsztowicz J.K.: „Electrokinetic Behaviour of Zirconia-Alumina Colloidal Suspensions in Water and in Electrolyte”, Ceram. Eng. Sci. Proc., 12, (1991), 2075-2083.
• [20] Hidber P.C., Graule T.J., Gauckler L.J.: „Citric acid: A dispersant for aqueous alumina suspensions”, J. Am. Ceram. Soc., 79, (1996), 1857-1867.