Właściwości mechaniczne kompozytu Al2O3-ZrO2-grafen

• Autorzy: Boniecki M. , Wesołowski W. , Gołębiewski P. , Kaszyca K. , Woluntarski M. , Piątkowska A. , Romaniec M. , Ciepielewski P. , Krzyżak K.

Warianty tytułu

EN

Mechanical properties of Al2O3-ZrO2-graphene composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zbadano wpływ płatków grafenowych na właściwości mechaniczne kompozytu o zawartości wagowej 20% Al2O3-80% ZrO2 (stab. 3%mol Y2O3). Do wykonania próbek użyto handlowego proszku ceramicznego firmy Tosoh oraz tlenku grafenu (GO) otrzymanego w ITME. Kompozyty otrzymano na bazie wodnych (GO) mieszanin obu składników, które po wysuszeniu spiekano metodą SPS. Wykonano kompozyty o zawartości wagowej od 0% do 1% GO. Spektroskopia Ramana wykazała obecność grafenu w próbkach po spiekaniu. Stwierdzono, że w funkcji zawartości GO odporność na pękanie ma maksimum dla zawartości 0,02% GO (wzrost o 7% w porównaniu do matrycy), wytrzymałość maleje, moduł Younga oraz twardość Vickersa utrzymują się stałe do zawartości 0,2% GO, a następnie maleją.

EN

The effect of graphene flakes on mechanical properties of a composite containing 20 wt.% Al2O3 and 80 wt.% ZrO2 (stabilised with 3 mol.% Y2O3) was studied. A commercial ceramic powder produced by Tosoh (Japan), and graphene oxide (GO) made at the Institute of Electronic Materials Technology (Poland) were used to obtain samples. The composites were obtained basing on aqueous mixtures of both components. After drying, they were sintered by the SPS method. The composites contained from 0% to 1% of GO by weight. Raman spectroscopy revealed the presence of graphene in sintered samples. It has been stated the influence of GO content on mechanical properties of the composites, i.e. fracture toughness had a maximum for 0.02% GO (increased by 7% in comparison to the GO-free matrix), and afterwards strength decreased in the whole GO content range, Young's modulus and Vickers hardness remained constant up to 0.2% GO, and then decreased.

Słowa kluczowe

PL

ceramika; Al2O3; ZrO2; grafen płatkowy; odporność na pękanie; wytrzymałość na zginanie

EN

Al2O3; ZrO2; ceramics; graphene flakes; toughness; bending strength

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 69, nr 4
• Strony: 317--321
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Boniecki M.

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

autor

Wesołowski W.

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

autor

Gołębiewski P.

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

autor

Kaszyca K.

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

autor

Woluntarski M.

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

autor

Piątkowska A.

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

autor

Romaniec M.

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

autor

Ciepielewski P.

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

autor

Krzyżak K.

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

Bibliografia

• [1] Govila, R. K.: Strength characterization of yttria-partially stabilized zirconia/alumina composite, J. Mater. Sci., 28, (1993), 700-718.
• [2] Boniecki, M., Gołębiewski, P., Wesołowski, W., et al.: Alumina/zirconia composites toughened by the addition of graphene flakes, Ceram. Int., 43, (2017), 10066-10070.
• [3] Konopka, K., Maj, M., Kurzydłowski, J. K.: Studies of the effect of metal particles on the fracture toughness of ceramic matrix composites, Materials Characterization, 51, (2003), 5 December, 335-340.
• [4] Ostertag, C. P.: Influence of fiber and grain bridging on crack profiles in SiC fiber-reinforced alumina-matrix composites, Mater. Sci. Eng. A, 260, 1-2, (1999), 124-131.
• [5] Bocanegra-Bernal, M. H., Echeberia, J., Ollo, J., et al.: A comparison of the effects of multi-wall and single-wall carbon nanotube additions on the properties of zirconia toughened alumina composites, Carbon, 49, 5, (2011), 1599-1607.
• [6] Shin, J-H., Hong, S-H.: Fabrication and properties of reduced graphene oxide reinforced yttria-stabilized zirconia composite ceramics, J. Eur. Ceram. Soc., 34, (2014), 1297-1302.
• [7] Niihara, K., Morena, R., Hasselman, D. P. H.: Evaluation of KIc of brittle solids by the indentation method with low crack-to-indent ratios, J. Mater. Sci. Lett., 1, (1982), 13-16.
• [8] Chen, F., Jin, D., Tyeb, K., et al.: Field assisted sintering of graphene reinforced zirconia ceramics, Ceram. Int., 41, (2015), 6113-6116.

Uwagi

PL

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