Rola dyfuzji kationów w odkształcaniu nadplastycznym ceramik tlenkowych. Cz. 2. Pomiary szybkości odkształcania

• Autorzy: Boniecki M.

Warianty tytułu

EN

The role of cation diffusion in superplastic deformation of oxide ceramics. Pt. 2. Strain rate measurements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów szybkości odkształcania nadplastycznego dla próbek z tetragonalnej ceramiki cyrkonowej (stabilizowanej 3% mol Y2O3) w zakresie temperatur od 1553 - 1773 K oraz dla próbek z ceramiki korundowej i spinelowej w zakresie temperatur 1606 - 1810 K. Do interpretacji wyników pomiarów wykorzystano otrzymane w pracy [1] oraz wzięte z literatury współczynniki dyfuzji kationów i anionów własnych badanych ceramik: dla ZrO2 jonów Zr4+ po granicach ziaren, dla Al203 jonów A13+ i O2- po granicach ziaren oraz dla MgAl2O4 jonów Al3+ w objętości ziaren. Przeprowadzona analiza wykazała, że krzywe teoretyczne wyprowadzone przy założeniu, że o szybkości odkształcania nadplastycznego dla ceramiki cyrkonowej decyduje szybkość emisji i absorpcji wakansów w źródłach i upływach (którymi są dyslokacje granic ziarnowych) dobrze opisują doświadczalną zależność tej szybkości od przyłożonego naprężenia i temperatury. W przypadku ceramiki korundowej krzywe teoretyczne leżały od 1 do 3 rzędów wielkości poniżej punktów doświadczalnych, a z kolei dla ceramiki spinelowej obliczone krzywe przechodziły w pobliżu danych eksperymentalnych.

EN

The strain rate measurements for tetragonal zirconia polycrystal (3 mol% Y2O3 stabilized ), alumina and spinel samples were made in the temperature range 1553 - 1773 K and 1606 - 1810 K accordingly. In order to interpret the obtained results the cation and anion diffusion coefficients taken from [1] and literature were used, namely grain boundary coefficients for Zr4+ ions in ZrO2, Al3+ and O2- in Al2O3 and a lattice coefficient for Al3+ in MgAl2O4. The considerations showed that theoretical curves calculated under the assumptions that superplastic strain rate for zirconia depends on vacancy emission and absorption in sources and sinks, i.e. grain boundary dislocations, described well the experimental relationship between strain rate and stress or temperature. In the case of alumina theoretical values are one to three orders below the experimental data, whereas for spinel calculated values are close to the experimental points.

Słowa kluczowe

PL

dyfuzja kationów; ceramika tlenkowa; pomiar szybkości odkształcania; odkształcanie nadplastyczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 36, nr 2
• Strony: 19--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., wykr.

Twórcy

autor

Boniecki M.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, 01-919 Warszawa, ul. Wólczyńska 133,

Bibliografia

• [1] Boniecki M.: Rola dyfuzji kationów w odkształcaniu nadplastycznym ceramik tlenkowych, Cz. l. Pomiary współczynników dyfuzji. Materiały Elektroniczne, l, (2008), l, 5-26
• [2] Oishi Y., Sakka Y, Ando K.: Cation interdiffusion in polycrystalline fluorite-cubic solid solution. J. Nucl. Mater., 96, (1981), 23-28
• [3] Berbon M.Z., Langdon T.G.: An examination of the flow process in superplastic yttria-stabilized tetragonal zirconia. Acta Mater., 47, 8, (1999), 2485-2495
• [4] Pampuch R.: Materiały ceramiczne, Zarys nauki o materiałach nieorganiczno-niemetalicznych. Warszawa, PWN, 1988, (434) str.
• [5] Boniecki M., Librant Z., Tomaszewski H., Wesołowski W.: Własności nadplastyczne kompozytów korundowo-cyrkonowych. Materiały Elektroniczne, 30 1/2, (2002), 29-50
• [6] Cannon R., Langdon T.G.: Review: Creep of ceramics, Part 2 An examination of flow mechanisms. J. Mater. Sci., 23, (1988), 1-20
• [7] Boniecki M.: Zjawisko nadplastyczności w wybranych ceramikach tlenkowych. Prace ITME, 58, (2007), 112 str.
• [8] Owen D.M., Chokshi A.H.: The high temperature mechanical characteristics of superplastic 3 mol% yttria stabilized zirconia. Acta Mater., 46, 2, (1998), 667-679
• [9] Swaroop S., Kilo M., Argirusis Ch., Borchardt G., Chokshi A.H.: Lattice and grain boundary diffusion of cations in 3YTZ analyzed using SIMS. Acta Mater., 53, (2005), 4975-4985
• [10] Kottada R.S., Chokshi A.H.: The high temperaturę tensile and compressive deformation characteristics of magnesia doped alumina. Acta Mater., 48, (2000), 3905-3915
• [11] Paladino A.E., Kingery W.D.: Aluminum ion diffusion in aluminum oxide. J.Chem. Phys., 37, 5, (1962), 957-962
• [12] Nagawa T., Sakaguchi L, Shibata N., Matsunaga K., Mizoguchi T., Yamamoto T., Haneda H., Ikuhara Y: Ytrium doping effect on oxygen grain boundary diffusion in α-Al2O3. Acta Mater., 55, (2007), 6627-6633
• [13] Stubican V.S., Greskovich C., and Whitney W.P.: Interdiffusion studies in some oxide systems. Materials Science Research, 6, (1972), 55-63
• [14] Oishi Y, Ando K.: Self-diffusion of oxygen in polycrystalline MgAl2O4. J.Chem.Phys., 63, l, (1975), 376-378
• [15] Shiono T., Ishitomi H., Okamoto Y., Nishida T.: Deformation mechanism of fine-grained magnesium aluminate spinel prepared using and alkoxide prekursor. J.Am. Ceram. Soc. 83, 3, (2000), 645-647
• [16] Morita K., Hiraga K., Kim B-N., Suzuki T.S, Sakka Y.: Strain softening and hardening during superplastic-like flow in a fine grained MgAl2O4 spinel polycrystal. J.Am. Ceram. Soc. 87, 6, (2004), 1102-1109
• [17] Baudin C., Martinez R., Pena P.: High-temperature behavior of stoichiometric magnesium spinel. J.Am.Ceram.Soc., 78 ,7, (1995), 1857-1862
• [18] Yu Y.: Diffusion reactions at metals-oxide interfaces and effect of an applied electric field. Praca doktorska wykonana w Department of Materials Science and Engineering Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio, August 2005.