Kompozyty Al2O3-Si3N4w

• Autorzy: Banul M. , Biesiada K. , Olszyna A.

Warianty tytułu

EN

Al2O3-Si3N4w composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją właściwości Al2O3, przede wszystkim zwiększenia odporności materiału na kruche pękanie poprzez wprowadzenie do osnowy ceramicznych wiskersów azotku krzemu ([alfa]-Si3N4). Proces wytwarzania materiałów kompozytowych Al2O3+x%mas.Si3N4w (x = 1, 2, 3, 4. 5) obejmuje: mieszanie proszków, suszenie, granulowanie, prasowanie jednoosiowe p = 20 MPa, dogęszczanie izostatyczne p = 120 MPa oraz spiekanie wyprasek próbek w temperaturze T = 1450°C/1 h pod ciśnieniem p = 35 MPa w atmosferze argonu. Określono właściwości fizyczne otrzymanych kompozytów, takie jak: gęstość, porowatość i nasiąkliwość, metodą hydrostatyczną. Przeprowadzono jakościową analizę fazową kompozytu Al2O3+5%Si3N4w. Określono twardość (HV) i odporność na kruche pękanie badanych kompozytów. W wyniku spiekania Al2O3+x%mas.Si3N4w (x = 1, 2, 3, 4, 5) pod ciśnieniem (p = 35 MPa) otrzymano spieki o zagęszczeniu nie mniejszym niż 98%, twardości 20 GPa (dla Al2O3+5%mas.Si3N4w) i krytycznym współczynniku intensywności naprężeń K(IC) = 4,54 MPa * m1/2 (dla Al2O3+5%mas.Si3N4w). Otrzymane wartości twardości i krytycznego współczynnika intensywności naprężeń badanych kompozytów spowodowane są obecnością twardych wiskersów Si3N4 (odchylanie i mostkowanie pęknięć).

EN

The study is concerned with the modification of the properties of Al2O3, in particular aimed at improving the fracture toughness of this material, by introducing ceramic whiskers of the silicon nitride ([alpha]-Si3N4) into its matrix. The technological operations involved in the production of the Al2O3+x%wt.Si3N4W (x = 1, 2, 3, 4, 5) composite are: mixing the starting powders, drying the mixture, granulating, uniaxial pressing at p = 20 MPa, isostatic compacting at p = 120 MPa, and hot pressing sintering in T = 1450°C, p = 35 MPa for 1 h in argon. The physical properties of the Al2O3+x%wt.Si3N4w composites thus produccd, such as the density, porosity and absorptiyity were determined using the hydrostatic method (Fig. 4). The phases in the Al2O3+5%Si3N4w were identified. Investigation of the strength properties of the composite, such as the hardness (HV1) and fracture toughness (Vickers method) was also carried out. The Al2O3+x%wt.Si3N4w (x = 1, 2, 3, 4, 5) composites hot--pressed under a pressure of 35 MPa show high hardness of 20 GPa (for Al2O3+5%wt.Si3N4w) and critical value of stress intensity factor K(IC) of 4,54 MPa * m1/2 (for Al2O3+5%wt.Si3N4w). The critical value of the stress intensity factor measured in the Al2O3+x%wt.Si3N4w (x = 1, 2, 3, 4, 5) composites can be attributed to the presence of the whiskers Si3N4 (crack deviation and bridging).

Słowa kluczowe

PL

materiał ceramiczny; kompozyt ceramiczny; odporność; kruche pękanie

EN

ceramic material; ceramic composite; fracture toughness

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 6, nr 1
• Strony: 74--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Banul M.

autor

Biesiada K.

autor

Olszyna A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

Bibliografia

• [1] Olszyna A.R., Ceramika supertwarda, PW, Warszawa 2001.
• [2] Wysiecki M., Nowoczesne materiały narzędziowe, WNT, Warszawa 1997.
• [3] Lee C.S., DE Jonghe L.C., Thomas G., Mechanical properties of polytypoially joined Si3N4-Al2O3, Acta Mater. 2001, 49, 3767-3773.
• [4] Lee C.S., Zhang X.F., Thomas G., Novel joining of dissimilar ceramics in the Si3N4-Al2O3 system using polytypoid functional gradients, Acta Mater. 2001, 49, 3775-3780.
• [5] Rajan K., Sajgalik P., Microstucturally induced internal stresses in B-Si3N4 whisker-reinforced Si3N4 ceramics, Journal of European Ceramics Society 1997, 17.
• [6] Chuanzhen H., Xing A., Development of advanced composite ceramic tool material, Materials Research Bulletin 1996, 31,8,951-956.
• [7] Ponton C.B, Rawlings R.B., Mater. Sci. Technol. 1989, 5, 865.
• [8] Olszyna A.R., Twardość a kruchość tworzyw ceramicznych, PW, Warszawa 2004.