Austenitic stainless steel- TiB2 composites obtained by HP-HT method

• Autorzy: Sulima I. , Figiel P. , Kurtyka P.

Warianty tytułu

PL

Kompozyty stal austenityczna AiSi316L -TiB2 otrzymywane metodą spiekania HP-HT

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Titanium diboride has many advantages such as a high melting point, high Young's modulus, low density, good thermal conductivity and high Vickers hardness. Therefore, the addition of TiB2 to metal matrices has also been observed to greatly increase stiffness, hardness and wear resistance. The aim of the studies was to determine the influence of different contents of TiB2 ceramics on selected properties of AISI 316L austenitic stainless steel. Metal matrix composites containing TiB2 as a particulate phase were produced by high pressure-high temperature (HP-HT) sintering. Next, the apparent density (ρo) was measured using the hydrostatic method. The hardness was determined by the Vickers method. Young's modulus measurements of the sintered composites were also taken using the ultrasonic method of measuring the transition speed of transverse and longitudinal waves. This paper also presents the microstructure analysis of composites with different contents of TiB2 particles. The composite was analyzed by observations with an optical microscope, scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS). It was shown that the properties of the composites significantly depend on the sintering conditions. Generally, the application of a larger participation of strengthening phase improves the properties of the sintered composite materials. The microstructure of the composites with different contents of TiB2 consisted of a fine and uniform TiB2 particle distribution along the grain boundaries.

PL

Dwuborek tytanu charakteryzuje wysoka temperatura topnienia, wysoki moduł Younga, stosunkowo niewielka gęstość, dobra przewodność cieplna oraz wysoka twardość. Czyni to z ceramiki TiB2 materiał nadający się na umocnienie kompozytu o osnowie metalowej, ponieważ wpływa on na podwyższenie m.in. sztywności, twardości oraz odporności na ścieranie. Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu różnej zawartości dwuborku tytanu na wybrane właściwości stali austenitycznej AISI316L. Kompozyty metalowe zawierające cząstki TiB2 otrzymano, stosując metodę wysokociśnieniowego- -wysokotemperaturowego (HP-HT) spiekania. Po procesie spiekaniu określono gęstość pozorną (ρo) poszczególnych kompozytów, twardość Vickersa przy obciążeniu 2,942 N oraz wartość modułu Younga, stosując metodę ultradźwiękową pomiaru prędkości przechodzenia fali poprzecznej i podłużnej. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostrukturalnych kompozytów z różną zawartością cząstek TiB2. Analiza mikrostruktury obejmowała badania przy zastosowaniu mikroskopu optycznego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego wraz z analizą składu chemicznego (EDS). Wykazano, że właściwości kompozytów istotnie zależą od warunków spiekania. Generalnie, zastosowanie większego udziału fazy umacniającej wpływa na poprawę właściwości spiekanych materiałów kompozytowych. Badania mikrostruktury wykazały jednorodne rozmieszczenie cząstek TiB2 wzdłuż granic ziaren osnowy.

Słowa kluczowe

EN

metal matrix composites; TiB2 ceramic; HP-HT sintering

PL

kompozyty o osnowie metalowej; ceramika TiB2; spiekanie HP-HT

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 12, nr 4
• Strony: 245--250
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sulima I.

autor

Figiel P.

autor

Kurtyka P.

• Pedagogical University, Institute of Technology, ul. Podchorążych 2, 30-084 Krakow, Poland,

Bibliografia

• [1] Ciaś A., Frydrych H., Pieczonka T., Zarys metalurgii proszków, Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1992.
• [2] Kazior J., Analiza czynników technologicznych decydujących o własnościach spiekanych austenitycznych stali nierdzewnych, Monografia 164, Wydawnictwo PK, Kraków 1994.
• [3] Bundy F.P., Ultra-high pressure apparatus, Phys. Rep. 1988, 3, 156-175.
• [4] Eremts M.I., High pressure experimental method, Oxford University Press, Oxford 1996.
• [5] Jaworska L., Wysokociśnieniowe spiekanie proszków diamentowych, Prace IOS, seria Zeszyty Naukowe nr 82, Kraków 2002.
• [6] Yin L.-W., Zou Z.-D., Li M.-S., Liu Y.-X., Hao Z.-Y., Structural imperfections in synthetic diamond single crystals prepared by the HPHT method, Applied Physics 2000, A71, 4, 457-459.
• [7] Klimczyk P., Badanie wpływu składu fazowego i parametrów otrzymywania kompozytów z regularnym azotkiem boru na ich właściwości wytrzymałościowe, Praca doktorska, AGH, Kraków 2005.
• [8] Sulima I., Figiel P., Suśniak M., Świątek M., Sintering of TiB2 ceramic, Archives of Materials Science and Engineering 2007, 28(11), 687-690.
• [9] Rozmus M., Cermetalowe materiały gradientowe, Materiały Ceramiczne 2006, 4, 142-147.
• [10] Rozmus M., Jaworska L., Królicka B., Putyra P., Gradientowa mikrostruktura kompozytowych spieków diamentowych przeznaczonych na narzędzia skrawające, Materiały Ceramiczne /Ceramic Materials 2009, 61, 3, 192-196.
• [11] Klimczyk P., Figiel P., Petrusha I., Olszyna A., Cubic boron nitride based composites for cutting applications, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 2011, 44/2, 198-204.
• [12] Wyżga P., Jaworska L., Bućko M., Putyra P., Kalinka A., Sintering of TiB2-TiN nano- and micropowders, Kompozyty (Composites) 2011, 1, 34-38.
• [13] Figiel P., Jaworska L., Putyra, P. Klimczyk P., Bryła K., Wysokociśnieniowe i swobodne spiekania kompozytów cermetalowych z udziałem nanometrycznych proszków TiC, Kompozyty (Composites) 2008, 130-135.
• [14] Sulima I., Jaworska L., Wyżga P., Perek-Nowak M., The influence of reinforcing particles on mechanical and tribological properties and microstructure of the steel-TiB2 composites, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 2011, 48, 1, 52-57.
• [15] Jaworska L., Ceramic cutting-edge materials, Tooling Materials, The Institute of Advanced Manufacturing Technology, Krakow 2011.