Kompozyty ceramika-metal otrzymywane z wykorzystaniem ceramicznych mas lejnych

• Autorzy: Gizowska M. , Szafran M. , Bobryk E. , Wasilewski Ł. , Konopka K.

Warianty tytułu

EN

Ceramic-metal composites obtained by slip casting method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem kompozytów ceramika-metal metodą odlewania mas lejnych na bazie proszków metalicznego i ceramicznego w formach gipsowych. Otrzymano kompozyty o osnowie z tlenku glinu z dwoma rodzajami fazy rozproszonej: z proszkiem żelaza oraz proszkiem niklu, dodawane w ilości 3% obj. w stosunku do fazy stałej. W roli rozpuszczalnika stosowano wodę destylowaną. W skład masy wchodziła także kompozycja upłynniaczy, nadająca masie lejnej odpowiednie właściwości reologiczne, związki powierzchniowo czynne oraz spoiwo. Środowisko masy lejnej i zjawiska zachodzące w obszarze podwójnej warstwy elektrycznej otaczające cząstki wpływają na mikrostrukturę kompozytów. Stosując proszek żelaza, można otrzymać kompozyty z gradientem stężenia cząstek żelaza poprzez dobór warunków (stężenie fazy stałej w masie lejnej, sił powodujących ruch cząstek żelaza). W przypadku proszku niklu w stosowanym środowisku występuje efekt heteroflokulacji (związany z przyciąganiem elektrostatycznym cząstek Al2O3 i Ni o przeciwnym wypadkowym ładunku warstwy podwójnej), sprzyjający równomiernej dystrybucji cząstek metalu w objętości próbki.

EN

In the study the results of researches considering the use of slip casting method in fabrication ceramic-metallic composites are presented. Slurry consisted of ceramic ([alpha]-Al2O3) and metallic powder suspended in water with addition of a liquidizers' composition (citric acid and diammonium citrate), surface-active agents and binders. Nickel (of average particle diameter 2.13 žm and density of 8.9 g/cm3) and iron (of average particle diameter 4 žm and density of 7.81 g/cm3) powders were used as a metallic phase. Both were added in amount of 3% by volume (in reference with total solid state amount). In the proposed environment (e.i. water as liquid medium, deflocculants) it is possible to control the distribution of iron particles in alumina matrix by means of solid state content in slurry, the forces causing the metal particles movement etc. Ceramic-metallic composites Al2O3-Fe with graded concentration of Fe particles were obtained by gravity sedimentation of heavier iron particles and by additional forcing the movement of iron particles in magnetic field. In the latter case higher concentration of solid state in the slurry could be used. The double layer surrounding the suspended iron and alumina particles has in both cases positive charge and there is so electrostatic attraction between them. The gradient of metallic particles concentration can be obtained when distance between the suspended particles in the slurry is bigger then the average metal particle diameter. Nickel particles in water show very low pH value of isoelectric point and in the produced slurry heterofloculation was observed. This effect can guarantee homogeneous distribution in Al2O3-Ni composites obtained via slip casting method.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt ceramika-metal; materiał gradientowy; odlewanie; masa lejna

EN

ceramic-metal composite; gradient material; slip casting

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 8, nr 1
• Strony: 53--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Gizowska M.

autor

Szafran M.

autor

Bobryk E.

autor

Wasilewski Ł.

autor

Konopka K.

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

Bibliografia

• [1] Konopka K., Maj M., Kurzydłowski K.J., Studies of the effect of metal particles on the fracture toughness of ceramic matrix composites, Materials Characterisation 2003. 51. 335-340.
• [2] Aldridge M., Yeomans J.A., The thermal shock behaviour of ductile particle toughened alumina composites, Journal of the European Ceramic Society 1998, 19, 1769-1775.
• [3] Boczkowska A., Kapuściński J., Lindemann Z., Witemberg-Perzyk D., Wojciechowski S., Kompozyty (Composites), Oficyna Wyd. PW, Warszawa 2003.
• [4] Jaworska L., Smuk B., Królicka D., Wszotek J., Tworzywa cermetalowe przeznaczone na ostrza narzędzi skrawających, Kompozyty 2005, 3, 21-25.
• [5] Tilbrook M.T., Moon R.J., Hoffman M., Crack propagation in graded composites, Composites Science and Technology 2005, 65, 201-220.
• [6] Pietrzak K., Kaliński K., Chmielewski M., Interlayer of Al2O3-Cr functionally graded material for reduction of thermal stresses in alumina-heat resisting steel joints, Journal of the European Ceramic Society 2007, 27, 1281-1286.
• [7] Szafran M., Konopka K., Bobryk E., Kurzydłowski K.J., Ceramic matrix composites with gradient concentration of metal particles, Journal of the European Ceramic Society 2007,27,651-654.
• [8] Szafran M., Konopka K., Bobryk E., Wytwarzanie kompozytów gradientowych Al2O3-Fe metodą odlewania z mas lejnych, Kompozyty (Composites), 2006, 1, 55-61.
• [9] Oziębło A., Konopka K., Bobryk E., Szafran M., Kurzydłowski K.J., Al2O3-Fe functionally graded materials fabricated under magnetic field, Solid State Phenomena 2005, 101-102, 143-146.
• [10] Szafran M., Bobryk E., Konopka K., Projektowanie kompozytów ceramika-metal z gradientem stężenia cząstek metalu, Kompozyty (Composites) 2005, 3, 10-15.
• [11] López S., Bartolome J.F., Pecharroman C, Moya J.S., Zirconia/stainless-steel continuous functionally graded material, Journal of the European Ceramic Society 2002, 22, 2799-2804.
• [12] Tomsia A.P., Saiz E., Ishibashi H., Diaz M., Requena J., Moya J.S., Powder processing of mullite/Mo functionally graded materials, Journal of the European Ceramic Society 1998, 18, 1365-1371.
• [13] Szafran M., Bobryk E., Gizowska M., Rosłoniec G., Konopka K., Zastosowanie mas lejnych do otrzymywania kompozytów ceramika-metal z gradientem stężenia cząstek metalu, Kompozyty (Composites) 2006, 3, 126-129.
• [14] Pampuch R., Haberko K., Kordek M., Nauka o procesach ceramicznych, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 1992.
• [15] Kucharska L., Reologiczne i fizykochemiczne podstawy procesów ceramicznych, Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1976.
• [16] Konsztowicz K.J., Wpływ heteroflikulacji zawiesin koloidalnych Al2O3-ZrO2 na mikrostruktury i właściwości mechaniczne ich kompozytów, Polskie Towarzystwo Ceramiczne, Kraków 2004.
• [17] Diaz M., Bartolome J.F., Requena J., Moya J.S., Wet processing of mullite/molybdenum composites, Journal of the European Ceramic Society 2000, 20, 1907-1914.
• [18] Hernandez N., Sanchez-Herencia A.J., Moreno R., Forming of nickel compacts by a colloidal filtration route, Acta Materialia 2005, 53, 919-925.
• [19] Koopman D.C., Factors Potentially Influencing the Tackiness of DWPF Streams, WSRC-TR-2000-00239, 2000