Spajanie ceramiki cyrkonowej z zastosowaniem związków międzymetalicznych na bazie niklu i aluminium

• Autorzy: Krajewski A. , Kaliński D. , Chmielewski M.
• Konferencja: Zaawansowane Techniki Spajania Tworzyw Konstrukcyjnych (1; Sympozjum Naukowe Zakładu Inżynierii Spajania)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ceramika cyrkonowa znajduje zastosowanie w budowie maszyn i urządzeń pracujących w wysokiej temperaturze w otoczeniu powietrza podlegając zmęczeniu cieplnemu. W ustrojach, w których stosuje się elementy ceramiczne priorytetowym zagadnieniem staje się konieczność ich łączenia z elementami bazowymi ze stopów metali lub innych materiałów ceramicznych. Podstawowe metody łączenia to lutowanie aktywne, metalizacja proszkowa oraz zgrzewanie dyfuzyjne. W pracy zastosowano metodę spiekania reaktywnego pomiędzy ciekłym aluminium i niklem w fazie stałej w celu otrzymania złącza z ceramiką cyrkonową. Składniki do uzyskania warstwy przejściowej pomiędzy spajanymi elementami z ceramiki cyrkonowej były w formie mieszaniny 50% at proszków Ni i Al. Badania skoncentrowano na optymalizacji warunków formowania związku międzymetalicznego NiAl oraz otrzymania złącza z ceramiką na bazie 2r02. Próby spajania przeprowadzono w temperaturze od 1023 K do 1273 K dla czasów wygrzewania od 30 do 90 min. Proces prowadzono pod osiowym dociskiem ok. 6 MPa w próżni 2.66.10.3 Pa.

EN

Zirconia ceramics is used in many diverse applications, including devices and construcyions working at high temperature in air and resistant to heat fatigue. To large extent the area of these applications is determined by the possibility of formation of durable and tight joints between zirconia and metal or another ceramics. This kind of joints should be resistant not only to sdingle action of high temperature, but also should be characterised by high durability at temperature. One of the possible method to obtain joint fulfilling these requirements could be applied of intermetallic compounds, like Al-Ni or Al-Fe, which were created during the joining process. Materials od the base of intermetallic compounds of nickel and iron with aluminium possess unique mechanical properties as well as high structure stability at high temperatures. They have high melting temperature (e.g. in the case of NiAL equal to 1873K), high strenght, low density, relatively high thermal conductivity and good resistance to oxidation and corrosion at high temperatures. In this work the attempt to use reactive sintering between liquid aluminium and solid nickel to join two zirconia substrates. The components of the interface were inserted between joined parts in the form of Al-Ni powder mixture with composition of intermetallic compounds (nickel aluminides) formation in the ceramics - nickel aluminides interlayer - ceramics joints. The experimental procedure was carried out in the temperature range from 1023K to 1273K for holding time 30 to 90 min. Process was performed with small uniaxial pressure of 6MPa in vacuum (2.66.10Pa).

Słowa kluczowe

PL

ceramika cyrkonowa; związki metaliczne; synteza reaktywna

EN

zirconia; intermetallic phase; reactive sintering

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika
• Rocznik: 2006
• Tom: z. 215
• Strony: 87--96
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., schem., wykr.

Twórcy

autor

Krajewski A.

autor

Kaliński D.

autor

Chmielewski M.

• Zakład Inżynierii Spajania Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Weise W., Malikowski W., Krappitz H.: Wetting and strength properties of ceramics to metal joints depending on brazing conditions and joints geometry. Joining Ceramics, Glass and Metal, DGM Informationsgesselschaft Verlag (1989)
• [2] Hanson W. B., Ironside K. I. and Fernie J. A.: Active metal brazing of zirconia. Acta Mater. 48 (2000), 4673-4676.
• [3] Sciti D., Bellosi A., Esposito L.: Bonding of zirconia to super alloy with the active brazing technique. Journal of the European Ceramic Society 21 (2001), 45-52.
• [4] Qin C-D., Derby B.: Diffusion bonding of nickel (chromium) alloy to zirconia: mechanical properties and interface microstructurcs, Journal of Materials Science 28 (1993), 4366-4374.
• [5] Mei J., Xiao P.: Joining metals to zirconia for high temperature applications. Scripta Materialia. Vol. 40, No. 5 (1999), 587-594.
• [6] Morsi K.: Review: reaction synthesis processing of Ni-Al intermetallic materials. Materials Science and Engineering A299 (2001), 1-15
• [7] Matsuura K., Kitamutra T., Kudoh M.: Microstructure and mechanical properties of NiAl intermetallic compound synthesized by reactive sintering under pressure. Journal of Materials Processing Technology 63 (1997), 293-302.