Kompozyty Ti3Al-ZrO2

• Autorzy: Biesiada K. , Olszyna A.

Warianty tytułu

EN

Ti3Al-ZrO2 composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją właściwości Ti3Al, przede wszystkim zwiększenia odporności materiału na kruche pękanie poprzez wprowadzenie do osnowy cząstek ceramicznych tetragonalnego tlenku cyrkonu (TZ-3Y). Technologia kompozytów Ti3Al-ZrO2 składała się z następujących operacji: mieszanie proszków wyjściowych, suszenie (T = 90°C), granulowanie, prasowanie jednoosiowe (p = 20 MPa), dogęszczanie izostatyczne (p = 120 MPa) oraz spiekanie swobodne próbek (T = 1400:1550°C, 1 h), w próżni, argonie lub też spiekanie próbek pod ciśnieniem (T = 1400°C, 1 h, p = 35 MPa) (rys. 3). Następnie oznaczono właściwości fizyczne kompozytów Ti3Al+x%ZrO2, takie jak: gęstość, porowatość, nasiąkliwość metodą hydrostatyczną (rys. rys. 4-6). Przeprowadzono również jakościową analizę fazową kompozytu Ti3Al+40%wag.ZrO2, która wykazała występowanie następujących faz: tetragonalny, jednoskośny (śladowe ilości) tlenek cyrkonu oraz heksagonalny Ti3Al (rys. 7). Zbadano także własności wytrzymałościowe: twardość HV i odporność na kruche pękanie metodą Vickersa (rys. rys. 9 i 10). W wyniku spiekania kompozytu Ti3Al+x%ZrO2 (x = O, 10, 20, 30, 40% wag.) pod ciśnieniem (p = 35 MPa) otrzymano materiały o wysokiej twardości 710 HV10 i wysokim współczynniku intensywności naprężeń Klc = 45 MPa • m1'2 (wartość dla kompozytu Ti3Al+40%wag.ZrO2). Wzrost właściwości wytrzymałościowej kompozytów Ti3Al+x%ZrO2 należy przypisać obecności ziaren fazy ceramicznej t-ZrO2. Grupa mechanizmów odpowiedzialnych za obserwowane wzmocnienie w badanych kompozytach jest bezpośrednio związana z przemianą fazową odmiany tetragonalnej w jednoskośną.

EN

The study is concerned with the modification of the properties of Ti3Al, in particular aimed at improving the fracture toughness of this material, by introducing ceramic particles of the tetragonal zirconium oxide (TZ.-3Y) into its matrix. The technological operations involved in the production of the Ti3Al+x%ZrO2 composite are: mixing the starting powders, drying the mixture at T = 90°C, granulating, uniaxial pressing atp = 20 MPa, isostatic compacting atp = 120 MPa, and free sintering at T = 1400:1550°C in vacuum or argon for 1 h or hot pressing at T = 1400°C, p = 35 MPa for 1 h (Fig. 3). The physical properties of the Ti3Al+x%ZrO2 composites thus produced, such as the density, porosity and absorptivity were determined using the hydrostatic method (Figs. 4-6). The phases identified in the Ti3Al+40wt.%ZrO2 composite by a qualitative phase analysis were: tetragonal and monoclinic (traces) zirconium oxides and hexagonal Ti3Al (Fig. 7). The strength properties of the composite, such as the hardness (HV) and fracture toughness, were also examined using the Vickers method (Figs. 9 and 10). The Ti3Al+x%ZrO2 (x = 0,10,20,30, 40 wt.%) composites hot-pressed under a pressure of 35 MPa show a high hardness of 710 HV10 and a high stress intensity factor Klc of 45 MPa • m1/2 (the latter value was measured in the Ti3Al+40wt.%ZrO2 composite). The increased values of the strength parameters of the Ti3Al+x%ZrO2 composites can be attributed to the presence of the t-ZrO2 ceramic phase grains. The mechanisms responsible for the hardening observed in the composites can directly be related to the tetragonal-to-monoclinic phase transformation that takes place during the sintering.

Słowa kluczowe

PL

faza międzymetaliczna; kompozyty intermetalik-ceramika; kruchość; pękanie

EN

intermetallic phases; intermetallic-ceramic composites; fracture toughness

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 3, nr 7
• Strony: 182--186
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Biesiada K.

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

autor

Olszyna A.

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

Bibliografia

• [1] Varin R.A., Structural and functional intermetallics - an overview, Inżynieria Materiałowa 2001, 1, 11-18.
• [2] Bystrzycki J., Varin R.A., Bojar Z., Postępy w badaniach stopów na bazie uporządkowanych faz międzymetalicznych z udziałem aluminium, Inżynieria Materiałowa 1996, 5, 137.
• [3] Bystrzycki J., Garbacz H., Przetakiewicz W., Kurzydłowski K.J., Prace badawcze w obszarze faz międzymetalicznych, Inżynieria Materiałowa 2001,1, 8.
• [4] Rachmel A., Quadakkers W., Schutze M., Materials and Corrosion 1995, 8, 271.