Nanokompozyty otrzymywane metodą wysokociśnieniowej infiltracji strefowej

• Autorzy: Świderska-Środa A. , Gierlotka S. , Grzanka E. , Kalisz G. , Stelmakh S. , Pałosz B.

Warianty tytułu

EN

Nanocomposites obtained using high-pressure zone infiltration method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wysokociśnieniowa infiltracja strefowa nanokrystalicznych proszków ceramicznych prowadzona jest w komórce toroidalnej pod ciśnieniem do 8 GPa i w temperaturze do 2000°C. Kluczowe znaczenie dla powodzenia procesu mają morfologia proszku matrycy oraz warunki infiltracji. W pracy testowano różne proszki ceramiczne, głównie SiC i diament. W przypadku proszków z cząstkami o wielkości do kilkunastu nanometrów infiltracja zachodziła tylko wtedy, gdy proszek miał strukturę fraktalną. Proszki infiltrowano metalami, półprzewodnikami, szkłami jonowymi, tworzywami sztucznymi. Mikrostruktura i właściwości nanokompozytów danej fazy wtórnej zależały od typu osnowy i warunków procesu. Udział objętościowy fazy wtórnej, dla danej fazy osnowy, zawierał się w przedziale 20:45% obj. w zależności od rodzaju materiału infiltrującego. W kompozytach otrzymanych w tych samych warunkach średnia wielkość krystalitów fazy wtórnej była mniejsza w proszkach o większej dyspersji. Wzrost ciśnienia i obniżenie temperatury procesu powodowały zmniejszenie średniej wielkości krystalitów fazy wtórnej oraz wzrost mikrotwardości HV02 kompozytów.

EN

The high-pressure zone infiltration of the nanocrystaline powders of SiC and diamond was used to obtain two-phase na-nocomposites. The processes were carried out in toroidal cell (Fig. 1) under pressure up to 8 GPa at temperature up to 2000°C. We used different type of powders; with crystalite size 5:60 nm and particle size from single to hundreds of nanometers (Fig. 2, Tab. 1). The experiments indicated that the powder morphology was the dominant factor for efficiency of the infiltration process. The porosity studies of the green bodies prepared (2 and 8 GPa, room temperature) from the investigated powders showed that: (i) in all samples open porosity was maintained, (ii) in the powder with fine particle size (in the range of several nanometers) fractal structure promoted infiltration (Tab. 1). We tested the infiltration method to obtain nanocomposites with metals, semiconductors, ionic glasses, and polymers. In the successful experiments we obtained the composites with a homogenous, two nano-phase microstructure (Fig. 3). The volume fraction, crystal size of the second phase and mechanical properties of the composites were dependent on the process conditions and powder granularity (Tab. 2, 3). The volume fraction of different second phases varied from 20+45% for the particular matrix. However, the volume fraction of the given second phase was constant for given matrix phase, independently of powder morphology and p-T conditions (Tab. 2). The crystal size of the second phase was smaller in the composites with finer matrix, obtained under higher pressure at lower temperature (Tab. 3). The same factors caused increase of the nanocomposites microhardness HV02 (Tab. 3).

Słowa kluczowe

PL

nanokompozyt; metoda wysokociśnieniowa; infiltracja strefowa

EN

nanocomposit; high-pressure method; zone infiltration

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 5, nr 3
• Strony: 16--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 2 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Świderska-Środa A.

• Instytut Wysokich Ciśnień PAN, ul. Sokołowska 29/37, 01-142 Warszawa

autor

Gierlotka S.

• Instytut Wysokich Ciśnień PAN, ul. Sokołowska 29/37, 01-142 Warszawa

autor

Grzanka E.

• Instytut Wysokich Ciśnień PAN, ul. Sokołowska 29/37, 01-142 Warszawa

autor

Kalisz G.

• Instytut Wysokich Ciśnień PAN, ul. Sokołowska 29/37, 01-142 Warszawa

autor

Stelmakh S.

• Instytut Wysokich Ciśnień PAN, ul. Sokołowska 29/37, 01-142 Warszawa

autor

Pałosz B.

• Instytut Wysokich Ciśnień PAN, ul. Sokołowska 29/37, 01-142 Warszawa

• Instytut Wysokich Ciśnień PAN, ul.Sokołowska 29/37, 01-142 Warszawa

Bibliografia

• [1] Gierlotka S., Pałosz B.F., Świderska-Środa A., Grzanka E., Kalisz G., Fietkiewicz K., Stelmakh S., Lathe Ch., Synthesis of metal-ceramic nanocomposites by high-pressure infiltration, Solid State Phenomena 2005, 101-102, 157-164.
• [2] Ekimov E.A., Gromnitskaya E.L., Gierlotka S., Lojkowski W., Palosz B., Swiderska-Sroda A., Kozubowski J.A., Naletov A.M., Mechanical behaviour and microstructure of nanodiamond-based composite materials, Journal of Materials Science Letters 2002, 21, 1699-1702.