Kompozyty Al2O3-SiCw

• Autorzy: Krawczyńska A. , Biesiada K. , Olszyna A.

Warianty tytułu

EN

Al2O3-SiCw composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją właściwości Al2O3, mającą na celu zwiększenie odporności materiału na kruche pękanie poprzez wprowadzenie do osnowy ceramicznych wiskersów węglika krzemu (ß-SiC). Technika wytwarzania materiałów kompozytowych Al2O3+x%wag.SiCw (x = O, 5,10,15, 20) obejmuje: mieszanie proszków, suszenie, granulowanie, prasowanie jednoosiowe p = 20 MPa, dogęszczanie izostatyczne p = 120 MPa oraz spiekanie próbek w warunkach T = 1650°C/1 h, p = 35 MPa w atmosferze argonu (rys. 3). Następnie oznaczono właściwości fizyczne kompozytów, takie jak: gęstość, porowatość, nasiąkliwość metodą hydrostatyczną (rys. 4). Przeprowadzono również przykładową jakościową analizę fazową kompozytu Al2O3+15%SiCw, która wykazała występowanie Al2O3 oraz dwóch odmian (politypów) węglika krzemu - ß (rys. 5). Zbadano także własności wytrzymałościowe: twardość (HV) i odporność na kruche pękanie (metodą pomiaru długości pęknięć z odcisku Vickersa) (rys. 7). W wyniku spiekania kompozytów Al2O3+x%wag.SiCw (x = O, 5, 10, 15, 20) pod ciśnieniem (p = 35 MPa) otrzymano materiały o zagęszczeniu nie mniejszym niż 96%, twardości 18 GPa (dla Al2O3+20% wag. SiCw) i współczynniku intensywności naprężeń K(IC) - 6 MPa * m1/2 (dla Al2O3+20%wag. SiCw). Otrzymane wartości współczynnika intensywności naprężeń obserwowane w badanych kompozytach spowodowane są obecnością wiskersów SiC (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 carbide (ß-SIC) into its matrix. The technological operations involved in the production of the Al2O3+x%wt.SiCw (x = O, 5, 10, 15, 20) 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 = 1650°C, p = 35 MPa for 1 h in argon (Fig. 3). The physical properties of the Al2O3+x%SiCw composites thus produced, such as the density, porosity and absorptivity were determined using the hydrostatic method (Fig. 4). The phases identified in the Al2O3+15%SiCw composite by a qualitative phase analysis were Al2O3 and two yariations of ß-SiC (Fig. 5). Investigation the strength properties of the composite, such as the hardness (HV) and fracture toughness (Vickers method) (Fig. 7). The Al2O3+x%wt.SiCw (x = O, 5, 10, 15, 20) composites hot-pressed under a pressure of 35 MPa show a high hardness of 18 GPa (for Al2O3+20%wt.SiCw) and stress intensity factor Ktc of 6 MPa * m1/2 (for Al2O3+20%wt.SiCw). The value of the stress intensity factor measured in the Al2O3+x%wt.SiCw (x = O, 5, 10, 15, 20) composites can be attributed to the presence of the whiskers SiC (crack deviation and bridging).

Słowa kluczowe

PL

kompozyty Al2O3-SiCw; materiał ceramiczny; kompozyt ceramiczny; odporność; kruche pękanie

EN

Al2O3-SiCw composites; ceramic material; ceramic composite; fracture toughness

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 6, nr 2
• Strony: 38--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Krawczyńska A.

autor

Biesiada K.

autor

Olszyna A.

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

Bibliografia

• [1] Olszyna A.R., Ceramika supertwarda, WPW, Warszawa 2001.
• [2] Yongquing Fu, Gu Y.W., Hejun Du, SiC whisker toughened Al2O3-(Ti, W)C ceramic matrix composites, Scripta Materialia 2001, 44, 111-116.
• [3] Lin G.Y., Lei T.C., Microstructure, mechanical properties and thermal shock behavior of Al2O3+ZrO2+SiCw composites, Ceramics International 1998, 24, 313-326.
• [4] Young Mok Ko, Won Tae Kwon, Young-Wook Kim, Development of Al2O3-SiC composite tool for machining application, Ceramics International 2004, 30, 2081-2086.
• [5] Chuanzhen H., Xing A., Development of advanced composite ceramic tool material, Materials Research Bulletin 1996, 31, 8, 951-956.
• [6] Kato A., Nakamura H., Tamari N., Tanaka T., Kondo I., Usefulness of alumina-coated SiC whiskers in the preparation of whiskey-reinforced alumina ceramics, Ceramics International 1995, 21, 1-4.
• [7] Gamier V., Fantozzi G., Nruyen D., Dubois I, Thollet G., Influence of SiC whisker morphology and nature of SiC/Ai2O3 interface on thermomechanical properties of SiC reinforced Al2O3 composites, Journal of European Ceramic Society 2005, 25, 3485-3493.
• [8] Ye P., Lei T.C., Zhou Y., Interface structure and mechanical properties of Al2OySiCw ceramic matrix composite, Materials Science and Engineering 2000, 305-309.