Własności nadplastyczne kompozytów korundowo-cyrkonowych

• Autorzy: Boniecki M. , Librant Z. , Tomaszewski H. , Wesołowski W.

Warianty tytułu

EN

Superplastic properties of alumina-zirconia composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem pracy były dwa zestawy kompozytów Al2O3-ZrO2 w zakresie zawartości objętościowej od 10-86% Al2O3 : jeden z ZrO2 stabilizowanym 3mol% Y2O3, a drugi z ZrO2 stabilizowanym 2mol%Y2O3. Badano odkształcenie nadplastyczne kompozytów zakresie naprężeń temperatur 1451-1623 K w układzie ściskania i zginania w zakresie naprężeń od ok. 20-130 MPa. SZybkosci odkształcania analizowano w funkcji zawartości fazy Al2O3 stwierdzając większy, niż to wynika z reguły mieszanin, spadek wartości tej Szybkości. Z doniesień literaturowych wynika, że może być to spowodowane przez znaczne spowolnienie pełzania dyfuzyjnego Coble'a a w ziarnach Al2O3 do których dyfundowały jony Zr4+ oraz Y3+. W ziarnach ZrO2 dominuje pełzanie dyfuzyjne Coble'a modyfikowane przez źródła i upływy defektów punktowych jakimi są dyslokacje granic międzyziarnowych; nie można też wykluczyć ruchu dyslokacji wewnątrzziarnowych szczególnie dla większych naprężeń i wyższyh temperatur. Zjawiska te prowadzą do poślizgu po granicach ziaren powodującego makroskopowe odkształcanie materiału.

EN

Superplastic derfomation of to alumina-zirconia composites batches: the first tetragonal ZrO2 stabilised with 3 mol% Y2O3 and the second with ZrO2 stabilised with 2 mol%Y2)3 (containing alumina volume fraction 10-86%) was studied. The composites were studied as a function of stress (20-130Mpa) and temperature (1451-1623 K) in compressive and bending tests. The strain rate was analysed in function of alumina volume fraction. It appeared that, the bigger than predicted by the rule of mixture strain rate decrease in function of alumina volume fraction is caused by improved creep resistance due to zirconium and yttrium ions doping of alumina grains. In zirconia grains modified interface-controlled Coble creep and simultaneously the intragraular dislocations motions contribute to the accommodation of grain boundary sliding (which is now thougt to be the main mechanism of superpalstic behaviour).

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; nadplastyczność

EN

composite; superplasticity

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2002
• Tom: T. 30, nr 1-2
• Strony: 29--50
• Opis fizyczny: . Bibliogr. 25 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Boniecki M.

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

autor

Librant Z.

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

autor

Tomaszewski H.

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

autor

Wesołowski W.

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

Bibliografia

• [1] Jakowluk A.: Procesy pełzania i zmęczenia w materiałach, WNT Warszawa, (1993) 484 s.
• [2] Chokshi A. H., Mukherjee A. K. Langdon T. G.: Superplasticity in advanced materials. Mater. Sci. Eng., RIO (1993) 237- 274
• [3] Chen I-Wei and Xue L.An: Development of superplastic structural ceramics. J. .Am. Ceram. Soc., 73 [9] (1990) 2585 - 2609
• [4] 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
• [5] Pampuch R.: Materiały ceramiczne zarys nauki o materiałach nieorganiczno-niemetalicznych, PWN, Warszawa, 1988, 434 s.
• [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] Chokshi A. H., Langdon T.G.: Characteristic of creep deformation in ceramics. Mater. Sci. Techn., 1 (1991) 577-584
• [8] Chokshi A.H.: Superplasticity in fine grained ceramics and ceramics composites: current understanding and future prospects. Mater Sci. Eng., A166 (1993) 119-133
• [9] Owen D.M., Chokshi A.H.: The high temperature mechanical characteristic of superplastic 3 mol % yttria stabilized zirconia. Acta Mater 46, 2 (1998) 667 - 679
• [10] Morita K., Hiraga K.: Critical assessment of high-temperature deformation and deformed microstructure in high-purity tetragonal zirconia containing 3 mol% yttria. Acta Mater. 50 (2002) 1075-1085
• [11] Charit I., Chokshi A.H.: Experimental evidence for diffusion creep in the superplastic 3 mol% yttria-stabilized tetragonal zirconia. Acta Mater 49 (2001) 2239-2249
• [12] Boniecki M., Librant Z., Gładki A., Tomaszewski H., Wesołowski W.: Płynięcie nadplastyczne w tworzywach ceramicznych na bazie ZrO2 i Al2O3. Ceramika (Ceramics) 65 (2001) Polski Biuletyn Ceramiczny PAN, 101-109
• [13] Kottada R.S., Chokshi A.H.: The high temperature tensile and compressive deformation characteristics of magnesia doped alumina. Acta Mater 48 (2000) 3905-3915
• [14] Owen D.M.: Characteristics of superplastic deformation in dual phase alumina-zirconia composites. Mater Sci. Forum 243-245 (1997) 405-410
• [15] Clarisse L., Baddi R., Bataille A., Crampon J., Duclos R., Vicens J.: Superplastic deformation mechanisms during creep of alumina-zirconia composites. Acta Mater., 45, 9 (1997) 3843-3853
• [16] J.N. Wang: An investigation of the deformation mechanism in grain size-sensitive newtonian creep. Acta Mater 48 (2000) 1517-1531
• [17] Yoshida H., Ikahura Y., Sakuma T.: High-temperature creep resistance in rare-earth-doped, fine-grained A i p , . J. Mater Res., 13, 9 (1998) 2597-2601.
• [18] Wakai P., Nagano T., Iga T.: Hardening in creep of alumina by zirconium segregation at the grain boundary. J. .Am. Ceram. Soc., 80, [9] (1997) 2361-2366
• [19] Boniecki M., Librant Z., Gładki A., Węglarz H.: Badanie zjawisk deformacji i nadplastyczności w tworzywach ceramicznych w podwyższonych temperaturach przy różnych rodzajach obciążenia. Sprawozdanie z realizacji projektu badawczego KBN nr 7 T08D 031 14, Warszawa 2000 r.
• [20] Boniecki M., Librant Z., Tomaszewski H., Wesołowski W.: Fracture toughness and strength of Al2O3 – ZrO2 nanocomposites. Key Engineering Materials 223 (2002) 209-214 (dostępne na http://www.scientific.net)
• [21] Tomaszewski H.: Badanie stref przemiany fazowej i rozkładu naprężeń wewnętrznych w ceramice zawierającej dwutlenek cyrkonu metodami spektroskopowymi. Sprawozdanie z realizacji projektu badawczego KBN nr 7 T08D 005 15, Warszawa 2001 r.
• [22] Hollenberg G.W., Terwilliger G.R., Gordon R.S.: Calculation of stresses and strains in four-point bending creep tests. J .Am. Ceram. Soc., 54 [4] (1971) 196-199
• [23] Venkatahari K.R., Raj R.: Superplastic flow in fine-grained alumina. J. .Am. Ceram. Soc., 69 [2] (1986) 135-138
• [24] French J.D., Zhao J., Harmer M.P., Chan H.M., Miller G.: Creep of duplex microstructures. J. Am. Ceram. Soc., 11 [11] (1994) 2857-2867
• [25] Boniecki M., Kaliński D., Librant Z., Wesołowski W.: Zastosowanie reguły mieszanin do przewidywania wybranych własności mechanicznych kompozytu korundowo-cyrkonowego. Ceramika (Ceramics) 66/2 [2001] Polski Biuletyn Ceramiczny PAN, 656-663