Thermal and mechanical characterization of zirconium based LPPS coatings on glass

• Autorzy: Drajewicz M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amst-2017-0020

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka właściwości cieplnych i mechanicznych warstw ZrO2 wytworzonych na powierzchni szkła

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The basic factor limiting the use of glasses is their unsatisfactory mechanical strength. The improvement of the mechanical strength of glasses is usually obtained by applying their respective thin surface layers. The object of the research was glass coated with zirconium oxide. For the application of zirconium oxide layer, LPPS (Low Pressure Plasma Spraying) method was used. The resulting materials were subjected to detailed examination of the thermal properties (cp-DSC, dilatometer, laser flash analysis), and mechanical tests (Vickers hardness and modulus of elasticity). The study showed that the obtained LPPS layer of zirconium oxide (IV) on glasses influence the improvement of the mechanical properties. It has been shown that the applied layers have high adhesion to the substrate.

PL

Właściwości mechaniczne szkła decydują o ich rozwoju i zastosowaniu w technice. Ograniczają jednak często wciąż ich właściwości użytkowe. Szczególnie dotyczy to właściwości, które zależą od składu fazowego i budowy warstwy wierzchniej szkła. Stąd poprawę tych właściwości szkła, zwłaszcza wytrzymałościowych, obecnie uzyskuje się przez modyfikowanie ich warstwy wierzchniej lub konstytuowanie nowej warstwy na podłożu szkła, m.in przez wytworzenie cienkiej warstwy tlenkowej metodami inżynierii powierzchni. W niniejszej pracy przyjęto założenie, że zastosowanie stabilizowanego tlenku ZrO₂ w procesie fizycznego osadzania z fazy gazowej w warunkach obniżonego ciśnienia pozwoli na wytworzenie stabilnej warstwy wierzchniej na podłożu szkła. Założono, że wytworzona warstwa zapewni również zwiększenie efektu umocnienia szkła krzemianowo – sodowo – wapiennego. Wykonano pomiary właściwości cieplnych i wytrzymałościowych oraz przeprowadzono analizy uzyskanych wyników.

Słowa kluczowe

EN

plasma spray; zirconium oxide; thermal diffusivity; Vickers hardness; LPPS method; layer

PL

natrysk plazmowy; tlenek cyrkonu; dyfuzyjność cieplna; twardość Vickersa; metoda LPPS; warstwa

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 41, nr 4
• Strony: 31--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Drajewicz M.

• Rzeszów University of Technology, The Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Material Science, Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• [1] I.W. DONALD: Review Methods for improving the mechanical properties of oxide glasses. J. Mater. Sci., 24(1989), 4177.
• [2] M. DRAJEWICZ, J. WASYLAK: Refining of glassy materials with aluminum compounds nano-molecules, Optica Applicata, 38(2008)2, 421-430.
• [3] F.M. ERNSBERGER: Strength and strengthening of glass. Part one. Strength of glass. Glass Ind., New York 1966, 422-7.
• [4] M. DRAJEWICZ, J. WASYLAK: Properties of glass surface with nano-particles aluminum compounds refined, Advanced Material Research, 39-40(2008), 567-570.
• [5] G. MACRELLI: Strength issues in chemically strengthened glass. Riv. Stn. Sper. Vetro, 31(2001) 69.
• [6] R.F. BARTHOLOMEW, H.M. GARFINKEL: Chemical strengthening of glass. In Glass Science and Technology. Vol. 5. Elasticity and Strength in Glasses. Academic Press, New York 1980, 217–70.
• [7] M. DRAJEWICZ, M. PYTEL, P. ROKICKI., M. GÓRAL: The surface morphology and optical properties of refined glasses with inorganic nano-molecules, High Temperature Materials and Processes, 34(2015)3, 257-261.
• [8] M. NISHI, Y. AKAMTSU, S. NISHIKAWA, K. TSUTSUMI: Strengthening technique of high strain point glass by femtosecond laser irradiation. In Glass Processing Days, (2005).
• [9] R. GARDON: Thermal tempering of glass. In Glass Science and Technology. Vol. 5 Elasticity and Strength in Glasses. D.R. Uhlmann & N.J. Kreidl, Academic Press, New York 1980, 145-216.
• [10] A.K. VARSHNEYA: Ion exchange: physical properties of ion-exchanged and melt-processed glasses differ. Glass Res., 10-11(2001), 21.
• [11] B.D. Fabes, , D.R.A. UHLMANN: Strengthening of glass by sol-gel coatings. J. Am. Ceram. Soc., 73(1990), 978.
• [12] R.C. GARIVE, P.S. NICHOLSON: Phase analysis in Zirconia Systems, J. Am. Ceram. Soc., 55(1972), 303.
• [13] M. DRAJEWICZ, M. GÓRAL, M. PYTEL, J. SIENIAWSKI: Thermophysical properties of selected powders for thermal barrier coatings, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 55(2012)2, 902-906.
• [14] H.G. SCOTT: Phase relationships in the zirconia-yttria system, CSIRO Division of Tribophysics, University of Melbourne, Parkville, Victoria, 3052, Australia. J. Mat. Sci., 10(1975), 1527.
• [15] C.J. BRINKER, G.W. SCHERER: Sol-gel science – The physics and chemistry of sol-gel science, Academic Press, New York 1990, 2-3.
• [16] M. GORAL, S. KOTOWSKI, M. PYTEL, A. NOWOTNIK, M. DRAJEWICZ, J. SIENIAWSKI: PS-PVD deposition of thermal barrier coatings. Surface & Coatings Technology, 237(2013), 51-55.
• [17] M. GORAL, S. KOTOWSKI, K. DYCHTON, M. DRAJEWICZ, T. KUBASZEK: Influence of low pressure plasma spraying parameters on MCrAlY bond coat and its microstructure. Key Engineering Materials, 592-593(2014), 421-424.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).