Problematyka formowania i spiekania nanoproszków ceramicznych

• Autorzy: Zych Ł. , Haberko K.

Warianty tytułu

EN

Some observations on ceramic nano-powders compaction and sintering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zwyczajowo przyjmuje się, iż nanoproszki zbudowane są z elementarnych cząstek (krystalitów) o rozmiarach mniejszych niż 20 nm. Ich wypalanie w temperaturach niższych niż stosowane w przypadku proszków "klasycznych", tj. zawierających cząstki o rząd większe, daje w wyniku polikryształy o bardzo małych rozmiarach ziaren. Spieki te charakteryzują się atrakcyjnymi właściwościami mechanicznymi. Chociaż opracowano liczne metody preparatyki nanoproszków to problematyka wykorzystania ich potencjalnych możliwości pozostaje nadal otwarta. Trudności formowania takich proszków wynikają z silnego rozwinięcia ich powierzchni właściwej i związanego z tym tarcia w obrębie proszku. Prowadzi to do niekorzystnej dla spiekania nierównomierności upakowania cząstek materiału, szczególnie wtedy, gdy jako technikę formowania stosuje się prasowanie. W pracy zastosowano proszek roztworu stałego Y2O3 (3% mol.) w ZrO2 przygotowany metodą krystalizacji w warunkach hydrotermalnych. Jako metodę formowania zastosowano prasowanie filtracyjne.

EN

Nanopowders are composed of elementary particles (crystallites) of sizes smaller than 20 nm. Their heat treatment at lower temperatures than in the case of classic powders results in polycrystals of very small grain sizes. Although numerous methods of producing nanopowders were elaborated, serious processing problems are still encountered, mainly due to the friction between powder particles. It follows that dry pressing of such powders leads to non-uniform densification of the system and hence its limited densification during sintering. Much better results can be achieved when shaping is performed in the presence of a liquid phase wetting the nanometric particles. The yttria (3 mol. %) zirconia powder of particle size about 8 nm was applied in the present work. It was synthesized by crystallization under hydrothermal condition. Shaping by pressure filtration technique resulted in very uniform packing of nanometric particles. It allowed us to reach nearly fully densified polycrystal of maximum grain sizes of 150 nm at sintering temperature of 1150 degrees centigrade.

Słowa kluczowe

PL

formowanie nanoproszków; spiekanie nanoproszków; nanoproszki ceramiczne; prasowanie; warunki formowania; mikrostruktura

EN

nanopowder compaction; nanopowder sintering; ceramic nanopowders; pressing; shaping conditions; microstructure

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego
• Czasopismo: Archiwum Nauki o Materiałach
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 24, nr 4
• Strony: 453--465
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., tab.

Twórcy

autor

Zych Ł.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki Specjalnej, Akademia Górniczo-Hutnicza al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Haberko K.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki Specjalnej, Akademia Górniczo-Hutnicza al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] F. Wakai, Br.Ceram. Trans. J. 88, 205 (1989).
• [2] Rumpf, Chem. Ing. Techn. 30, 144 (1958).
• [3] K. Haberko, Ceramurgia Int. 5, 148 (1979).
• [4] A. Roosen, H. Hausner, Advances in Ceramics vol. 12, Science and Technology of Zirkonia, N. Claussen, M. Rühle, A. Hausner (Wyd.), The Am. Ceram. Soc., Inc., Columbus, OH 1983,8
• [5] R. Raj, J. Am. Ceram. Soc. 70, C210 (1987).
• [6] R. Pampuch, Advances in Ceramics vol. 12, Science and Technology of Zirkonia N. Claussen, M. Rühle, A. Hausner (Wyd.), The Am. Ceram. Soc., Inc., Columbus OH. 1983, s. 733.
• [7] B. J. Kellet, F. F. Lange, J. Am. Ceram Soc. 72, 725 (1989).
• [8] F. F. Lange, B. J. Kellet, J. Am. Ceram Soc. 72, 735 (1989).
• [9] C. D. Segal-Rensijn, A. J. A. Winnubst, B. Kerwijk, A. J. Burggraaf H. Verwij, J. Eur. Ceram. Soc. 17, 831 (1997).
• [10] K. Haberko, W. Pyda, Advances in Ceramics vol. 12, Science and Technology of Zirkonia II N. Claussen, M. Ruhle, A. H. Heuer (Wyd.), The Am. Ceram. Soc., Columbus, OH 1984, s. 774
• [11] M.J. Mayo, D-J. Chen, D.C. Hague, Nanomaterials: sinthesis, properties and applications A.S. Edelstein, R.C. Cammerata (Wyd.) Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia 1997,5.165.
• [12] L. Gao, W.Li, H. Z. Wang, J.X. Zhou, Z.J. Chao, Q.Z. Zai, J. Eur. Ceram. 121, 135 (2001).
• [13] J. Rhodes, J. Am. Ceram. Soc. 64, 19 (1981).
• [14] T. Uchikoshoi , Y. Sakka, K. Ozawa, K. Hiraga, J. Eur. Ceram. Soc. 18, 669 (1998)
• [15] F. F. Lange, K. T. Miller, Am. Ceram. Soc. Bull. 66, 1498 (1987).
• [16] E. G. Balnchard, Am. Ceram. Soc. Bull. 67, 1680 (1988).
• [17] K. Haberko, W. Pyda, J. Świderski, Inżynieria Materiałowa 5, 39 (1984).
• [18] K. Haberko, M. Bućko, M. Haberko, M. Jaśkowski, W. Pyda, Freiberger Foschungshefte A779, VEB Deutscher Verlag fur Grundstatt - Industrie, Herstellen und Charakteristiken Feinster Pulver, Teil 2, 71 (1988).
• [19] K. Haberko, W. Pyda, M. Haberko, M. Jaśkowski, Inżynieria Materiałowa 8,83 (1988).
• [20] M. M. Bućko, Ł. Zych, K. Haberko, Materiały Ceramiczne 54, 46 (2002).
• [21] W. Pyda, K. Haberko, M. M. Bućko, J. Am. Ceram. Soc. 74, 2622 (1991).
• [22] M. Bućko, K. Haberko, M. Faryna, J. Am. Cer. Soc. 78,3397(1995).
• [23] M.M. Bućko, K. Haberko, Euro Ceramics V, Key Engineering Volum.es 132-136, Part 3, Trans Tech Publications, Switzerland 1997, E. 2072.
• [24] Ł. Zych, K. Haberko, M. Faryna, Polski Biuletyn Ceramiczny, Polska Ceramika 2002, vol. 71, 234(2002).
• [25] Ł. Zych, K. Haberko, M.M. Bućko. Ceramika, Polski Biuletyn Ceramiczny, Prace komisji Nauk ceramicznych vol. 69,44 (2002), Proceedings of the International Conference CERAM 2001 held in Kiev 5-9 November 2001.
• [26] Ł. Zych, K. Haberko. Proc. Xth Rotund Table on Sintering, Belgrade September 2002, w druku.
• [27] L. Zych, K. Haberko, Proc. E-MRS full meeting, Warsaw September 2002, w druku.
• [28] W.D. Kingery, H.K. Bowen, D.R. Uhlmann, Introduction to Ceramics, J. Wiley and Sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore, 1976.
• [29] R.J. Brook, Treatise on Materials Science and Technology v.9 Ceramic Fabrication Processes, F.F.Y. Wang (Wyd.) Academic Press, New York, San Francisco, London 1976, s. 331