Formowanie kompozytów gradientowych z układu ceramika-metal metodą odlewania odśrodkowego

Zygmuntowicz, J.; Miazga, A.; Konopka, K.; Kaszuwara, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Formowanie kompozytów gradientowych z układu ceramika-metal metodą odlewania odśrodkowego

Autorzy

Zygmuntowicz J. , Miazga A. , Konopka K. , Kaszuwara W.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Formation the gradient composite from the ceramic-metal system by centrifugal slip casting

Języki publikacji

Abstrakty

Zapotrzebowanie na nowe materiały kompozytowe nieustanie się zwiększa. Rosną również oczekiwania odnośnie jakości nowych kompozytów oraz metod ich wytwarzania. Aktualnie kierunki rozwoju w zakresie wytwarzania materiałów kompozytowych koncentrują się na poprawie właściwości oraz opracowaniu nowych metod pozwalających wytwarzać kompozyty gradientowe. Głównym problemem stawianym przed inżynierami podczas projektowania kompozytów gradientowych jest kontrolowanie rozmieszczenia cząstek wzdłuż wybranego kierunku. Jedną z metod pozwalających uzyskać kompozyt gradientowy z układu ceramika-metal jest odlewanie odśrodkowe mas lejnych (ang. centrifugal slip casting). Metoda ta łączy w sobie klasyczne odlewanie z gęstwy z działaniem siły odśrodkowej. Pozwala na wytworzenie gotowego wyrobu w kształcie tulei. Wytworzone kompozyty charakteryzują się gradientową budową. Prace prowadzone były dla układu Al₂O₃-Ni. Na ich przekroju można dostrzec trzy strefy różniące się rozmieszczeniem cząstek niklu.

Demands for new composite materials are continuously increasing, as well as quality requirements for the new composites and methods of their preparation. Currently, directions of development in the production of composite materials focus on improving the properties and inventing of new methods to produce graded composites. The main problem for the engineers designing functionally gradient composites, is to control distribution of the particles along the gradient direction. One of the method to obtain FGM ceramicmetal composite is the centrifugal slip casting. This method combines the classical slip casting with the centrifugal force. It allows the production of finished products in the shape of a hollow cylinder. This investigation was carried out for the Al₂O₃-Ni system. The resulting composites are characterized by microstructure with the gradient concentration of nickel particles, which has a three-zone microstructure.

Słowa kluczowe

kompozyty Al2O3-Ni odlewanie odśrodkowe mas lejnych materiały gradientowe

Al2O3-Ni composites centrifugal slip casting functionally gradient materials

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Czasopismo

Szkło i Ceramika

Rocznik

2016

Tom

R. 67, nr 5

Strony

13--17

Opis fizyczny

Bibliogr. 22 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Zygmuntowicz J.

justyna.zygmuntowicz@inmat.pw.edu.pl

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Miazga A.

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Konopka K.

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Kaszuwara W.

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

[1] Michalski J., Konopka K., Trzaska M. (2003), Description of Al2O3 powders coated by Ni-P particles obtained through an electroless chemical reaction and possibilities to obtain an Al2O3/Ni-P composites, „Materials Chemistry and Physics”, 81, 407–410, DOI: 10.1016/S0254-0584(03)00034-8.
[2] Li G. J., Rena R. M., Huang X. X., Guo J. K. (2004), Microstructure and mechanical properties of Al2O3/Ni composites, „Ceramic International”, 30, 977–982, DOI: 10.1016/j.ceramint.2003.11.004.
[3] Matysiak H., Konopka K., Kuźniak M., Olszyna A. (2001), Wybrane właściwości mechaniczne kompozytów ziarnistych Al2O3/Mo, „Composites”, 1 (12), 215–219.
[4] Sun X., Yeomans J. A. (1996), Microstructure and fracture toughness of nickel particles toughened alumina matrix composites, „Journal of Materials Science”, 31, 875–880, DOI:10.1007/BF00352885.
[5] Jones R. L. (1996), Thermal barrier coatings, [w:] K. H. Stern (red.), Metallurgical and ceramic protective coatings, London, 194–235.
[6] Ogawa T., Watanabe Y., Sato H., Kim I. S., Fukui Y. (2006), Theoretical study on fabrication of functionally graded material with density gradient by a centrifugal solid-particles method, „Composites: Part A”, 37, 2194–2200, DOI: 10.1016/j.compositesa.2005.10.002.
[7] Kieback B., Neubrand A., Riedek H. (2003), Processing techniques for functionally graded materials, „Materials Science and Engineering A”, 362, 81–105, DOI: 10.1016/S0921-5093(03)00578-1.
[8] Suresh S., Mortensen A. (1998), Fundamentals of Functionally Graded Materials, Cambridge, DOI: 10.1016/S1369-7021(98)80023-0.
[9] Yeo J. G., Choi S. C. (1998), Zirconia-stainless steel functionally graded material by tape casting, „Journal of the European Ceramic Society”, 18, 1281–1285, DOI: 10.1016/S0955-2219(98)00054-5.
[10] Zeng Y. P., Jiang D. L., Watanabe T. (2000), Fabrication and properties of tape-casting laminated and functionally gradient alumina-titanium carbide materials, „Journal of American Ceramic Society”, 83, 2999–3003, DOI: 10.1111/j.1151-2916.2000.tb01673.x.
[11] Oike S., Watanabe Y. (2001), Development of in-situ Al-Al2Cu functionally graded materials by a centrifugal method, „International Journal of Materials and Product Technology”, 16, 40–49, DOI: 10.1504/IJMPT.2001.005394.
[12] Watanabe Y., Sato R., Matsuda K. (2004), Evaluation of particle size and particle shape distributions in Al-Al3Ni FGMs fabricated by a centrifugal insitu method, „Science and Engineering of Composite Materials”, 11, 2–3.
[13] Konopka K., Szafran M., Bobryk E., (2006), Wytwarzanie kompozytów gradientowych Al2O3-Fe metodą odlewania z mas lejnych, „Composites”, 6 (1), 57–61.
[14] Zygmuntowicz J., Miazga A., Konopka K., Kaszuwara W. (2016), Metal particles size influence on graded structure in composite Al2O3-Ni, „Materials and Technology”, 50 (4), 537–541, DOI: 10.17222/mit.2015.120.
[15] Zygmuntowicz J., Miazga A., Konopka K., Jędrysiak K., Kaszuwara W. (2015), Alumina matrix ceramic-nickel composites formed by centrifugal slip casting, „Processing and Application of Ceramics”, 9 (4), 199–202, DOI: 10.2298/PAC1504199Z.
[16] Michalski J., Wejrzanowski T., Pielaszek R., Konopka K., Łojkowski W., Kurzydłowski K. J. (2005), Application of image analysis for characterization of powders, „Materials Science Poland”, 23, 79–86.
[17] Sato K., Hotta Y., Yilmaz H., Watari K. (2009), Fabrication of green and sintered bodies prepared by centrifugal process using wet-jet milled slurries, „Journal of European Ceramic Society”, 29, 1323–1329, DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2008.08.026.
[18] Koike J., Tashima S., Wakiya S., Maruyama K., Oikawa H. (1996), Mechanical properties and microstructure of centrifugally compacted alumina and hotisostatically pressed alumina, „Materials Science and Engineering”, A220, 26–34, DOI: 10.1016/S0921-5093(96)10439-1.
[19] Malek S., Paydar M. H., Ma J. (2009), Centrifugal Dearing of Concentrated Ceramic Slurries, „Journal of the American Ceramic Society”, 92 (12), 2861–2869, DOI: 10.1111/j.1551-2916.2009.03302.x.
[20] Gizowska M., Miazga A., Konopka K., Szafran M. (2012), The influence of sintering temperature on properties of Al2O3-Ni composites, „Composites”, 12 (1), 33–38.
[21] Tuan W. H., Wu H. H., Chen R. Z. (1997), Effect of sintering atmosphere on the mechanical properties of Ni/Al2O3 composites, „Journal of European Ceramic Society”, 17, 735–41, DOI: 10.1016/S0955-2219(96)00083-0.
[22] Zygmuntowicz J., Wiecińska P., Miazga A., Konopka K. (2016), Characterization of composites containing NiAl2O4 spinel phase from Al2O3/NiO and Al2O3/Ni systems, „Journal of Thermal Analysis of Calorimetry”, 1–8, DOI: 10.1007/s10973-016-5357-2.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-cc795773-5e5a-4d80-80da-87edf6064a85