Mechanical properties of hot-pressed boron carbide materials

• Autorzy: Rutkowski P.

Warianty tytułu

PL

Właściwości mechaniczne prasowanych na gorąco tworzyw węglika boru

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper, a research study is presented that was carried out for the purpose of obtaining composite materials based on a commercial micron boron carbide. A hot pressing process was performed to produce all the necessary materials. Chromium carbides, chromium silicides, and chromium boride were used as sintering activators, and as the phases generating thermal stresses (to improve fracture toughness). Some additives were introduced, their amounts not exceeding 5% of the total volume of the sample. In the case where large amounts of the introduced phases were applied, the sintering temperature was reduced by 120°C as regards the boron carbide sintered with carbon. The phase composition and the structure of the sinters produced were analyzed. The microstructure of polished and chemically etched (in molten salts) samples was investigated using scanning electron microscopy. The elastic properties, hardness, bending strength, and fracture toughness of the products were also determined.

PL

Przeprowadzone w niniejszej pracy badania dotyczą otrzymywania tworzyw kompozytowych na bazie mikronowego komercyjnego węglika boru. Tworzywa otrzymane zostały w procesie prasowania na gorąco. Jako aktywatory spiekania, a zarazem faz generujących naprężenia cieplne w celu podniesienia odporności na kruche pękanie wykorzystano węglik chromu, krzemki chromu oraz borek chromu. Dodatki wprowadzano w ilościach do 5% obj. W przypadku użycia dużych ilości wprowadzonych faz obniżono temperaturę spiekania o 120°C w stosunku do węglika boru spiekanego z dodatkiem węgla. Wytworzone spieki poddano analizie fazowej oraz strukturalnej. Na wypolerowanych i wytrawionych chemicznie (w stopionych solach) próbkach tworzyw dokonano obserwacji mikrostrukturalnych metodą skaningowej mikroskopii elektronowej. Materiał poddano również badaniom w celu wyznaczenia właściwości sprężystych, twardości, wytrzymałości na zginanie oraz odporności na kruche pękanie.

Słowa kluczowe

EN

boron carbide; chromium silicide; chromium carbide; chromium monoboride; hot-pressing; mechanical properties

PL

węglik boru; krzemki chromu; węglik chromu; borek chromu; prasowanie na gorąco; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 1
• Strony: 33--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rutkowski P.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractories, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland,

Bibliografia

• [1] Larsson P., Axén N., Hogmark S., Improvements of the microstructure and erosion resistance of boron carbide with additives, J. Mater. Sci. 2000, 35, 3433-3440.
• [2] Alizadeha A., Taheri-Nassaj E., Ehsani N., Synthesis of boron carbide powder by a carbo-thermal reduction method, J. Eur. Ceram. Soc. 2004, 24, 3227-3234.
• [3] Domnich V., Reynaud S., Haber R.A., Chhowalla M., Boron carbide: structure, properties, and stability under stress, J. Am. Ceram. Soc. 2011, 94, 3605-3628.
• [4] Wiśniewski A., The Armour; Construction, Design and Examination, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2001.
• [5] Larsson P., Axen N., Tribochemical wear of boron carbide in sliding contacts, Columbus 2000, Ceram. Eng. Sci. Proc. 2000, 21, 569-575.
• [6] Shuji Sakaguchi, Kiyoshi Hirao, Yukihiko Yamauchi, Shuzo Kanzaki, Mechanical properties of boron carbide ceramics, Columbus 2000, Ceram. Eng. Sci. Proc. 2000, 21, 215-221.
• [7] Zhang M., Zhang W., Gao L., Zhang Y., Fabrication and microstructure of B4C matrix composites by hot-pressing sinter, Adv. Mater. Res. 2012, 368-373, 326-329.
• [8] Fedorus V.B., Makarenko G.N., Interaction between boron carbide and chromium oxide, Powder. Metall. Met. Ceram. 1995, 34.
• [9] Rogl P., Bittermann H,. Ternary metal boron carbides, Int. J. Refract. Met. Hard. Mater. 1999, 17, 27-32.
• [10] Mogilevsky P., Gutmanas E.Y., Gotman I., Telle R., Reactive formation of coating at boron carbide interface with Ti and Cr powders, J. Eur. Ceram. Soc. 1995, 15, 527-535.
• [11] Stobierski L., Carbon Ceramics, AGH, Krakow 2005.
• [12] Gubernat A., Stobierski L., Rutkowski P., Sintering kinetics of diamond-like carbides, Ceramics 2006, 96, 217-226.
• [13] Sigl L.S., Processing and mechanical properties of boron carbide with TiC. J. Eur. Ceram. Soc. 1998, 18, 1521-1529.
• [14] Magnani G., Beltrami G., Minoccari G.L., Pilotti L., Pressureless sintering and properties of a SiC-B4C composite, J. Eur. Ceram. Soc. 2001, 21, 633-638.
• [15] Fendler E., Babushkin O., Lindback T., Telle R., Modification of thermal mismatch in B4C - diboride ceramics, J. Hard. Mater. 1993, 4, 137-148.