Al-SiC composites synthesized by the spark plasma sintering method (SPS)

• Autorzy: Garbiec D. , Jurczyk M.

Warianty tytułu

PL

Wytwarzanie materiałów kompozytowych Al-SiC metodą iskrowego spiekania plazmowego (SPS)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This work presents the results of studies concerning the production and characterization of Al-SiC composite materials with a 20 and 25% volume fraction of reinforcing phase particles. The spark plasma sintering method (SPS) was applied for the purpose of producing these materials. The final product of the applied process was Al-SiC composites characterized by a density from 2.70 to 2.72 g/cm3. The results of effective porosity and total porosity measurements are discussed. It was proven that as the content of hard ceramic particles increases in the composite, its apparent density, hardness, and compression strength increase with a simultaneous reduction in tensile strength. For example, the performed tests showed that the composite with the 25% silicon carbide content exhibited the greatest hardness (81.2 HBW 2.5/62.5) and compression strength (315 MPa).

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczących wytworzenia i scharakteryzowania materiałów kompozytowych Al-SiC o 20 i 25% udziale objętościowym cząstek fazy wzmacniającej. Do ich wytworzenia zastosowano metodę iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Produktem końcowym zastosowanego procesu były kompozyty Al-SiC charakteryzujące się gęstością wynoszącą od 2,70 do 2,72 g/cm3. Omówiono wyniki pomiarów porowatości otwartej i całkowitej. Wykazano, iż wraz ze wzrostem zawartości w kompozycie twardych cząstek ceramicznych wzrasta jego gęstość pozorna, twardość oraz wytrzymałość na ściskanie, przy jednoczesnym obniżeniu wytrzymałości na rozciąganie. Przykładowo, przeprowadzone badania wykazały, że największą twardością (81,2 HBW 2,5/62,5) oraz wytrzymałością na ściskanie (315 MPa) charakteryzuje się kompozyt o 25% zawartości węglika krzemu.

Słowa kluczowe

EN

spark plasma sintering; composite material; Al-SiC composite

PL

iskrowe spiekanie plazmowe; materiał kompozytowy; kompozyt Al-SiC

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 4
• Strony: 255--259
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Garbiec D.

• Metal Forming Institute, ul. Jana Pawla II 14, 61-139 Poznan, Poland

autor

Jurczyk M.

• Poznan University of Technology, Institute of Materials Science and Engineering, ul. Jana Pawła II 24, 60-965 Poznan, Poland

Bibliografia

• [1] http://www.sintering.pl
• [2] Ûrovskih A.S., Demakov S.L., Kolosova E.V., Osobennosti struktury i fazovogo sostava sloistogo materiala Ti-23Al-26Nb/Al, polčennogo metodom plazmenno iskrovogo spekaniâ, Metallovedenie i Termičeskaă Obrabotka 2012, 58, 9, 35-40.
• [3] Trombini V., Pallone E.M.J.A., Anselmi-Tamburini U., Munir Z.A., Tomasi R., Characterization of alumina matrix nanocomposite with ZrO2 inclusions densified by spark plasma sintering, Materials Science and Engineering A 2009, 501, 26-29.
• [4] Liu L., Hou Z., Zhang B., Ye F., Zhang Z., Zhou Y., A new heating route of spark plasma sintering and its effect on alumina ceramic densification, Materials Science and Engineering A 2013, 559, 462-466.
• [5] Voisin T., Durand L., Karnatak N., Le Gallet S., Thomas M., Le Berre Y., Castagné J.F., Couret A., Temperature control during Spark Plasma Sintering and application to up-scaling and complex shaping, Journal of Materials Processing Technology 2013, 213, 569-278.
• [6] Santanach J.G., Estournès C., Weibel A., Chevallier G., Bley V., Laurent C., Peigney A., Influence of pulse current during Spark Plasma Sintering evidenced on reactive alumina-hematite powders, Journal of the European Ceramic Society 2011, 31, 2247-2254.
• [7] Santanach J.G., Weibel A., Estournès C., Yang Q., Laurent Ch., Peigney A., Spark Plasma Sintering of alumina: Study of parameters, formal Sintering analysis and hypotheses on mechanism(s) involved in densification and grain growth, Acta Materialia 2011, 59, 1400-1408.
• [8] Michalski A., Rosiński M., Metoda impulsowo-plazmowego spiekania: podstawy i zastosowanie, Inżynieria Materiałowa 2010, 31, 7-11.
• [9] Rosiński M., Michalski A., Oleszak D., Nanokrystalicznej kompozyty NiAl-TiC spiekane metodą impulsowo-plazmową, Inżynieria Materiałowa 2004, 25, 5, 820-823.
• [10] Garbiec D., Rybak T., Heyduk F., Janczak M., Nowoczesne urządzenie do iskrowego spiekania plazmowego proszków SPS HP D 25 w Instytucie Obróbki Plastycznej, Obróbka Plastyczna Metali 2011, t. XXII, 3, 221-225.
• [11] Garbiec D., Heyduk F., Spiekanie tytanu i hydroksyapatytu metodą iskrowego spiekania plazmowego, Hutnik Wiadomości Hutnicze 2012, t. LXXIX, 8, 569-574.
• [12] Garbiec D., Heyduk F., Wiśniewski T, Wpływ temperatury spiekania na gęstość, mikrostrukturę i właściwości wytrzymałościowe stopu Ti6Al4V wytwarzanego metodą iskrowego spiekania plazmowego (SPS), Obróbka Plastyczna Metali, 2012, t. XXIII, 4, 265-275.
• [13] Bieniaś J., Corrosion studies on aluminium-based metal matrix composites reinforced with graphite, SiC and fly ash particles, Kompozyty (Composites) 2009, 9, 3, 286-290.
• [14] Wojciechowski A., Pietrzak K., Sobczak J., Bojar Z., Ocena własności tribologicznych kompozytowych tarcz hamulcowych, Kompozyty (Composites) 2002, 2, 4, 223-228.
• [15] Al-Rubaie K.S., Yoshimura H.N., Biasoli de Mello J.D., Two-body abrasive wear of Al-Si-C composites, Wear 1999, 233-235, 444-454.
• [16] Wojtaszak M., Influence of size of SiC particles on selected properties of aluminium-based composites obtained by extrusion of P/M compacts, Kompozyty (Composites) 2011, 11, 4, 331-335.
• [17] Łuczak K., Liberski P., Śleziona J., Wpływ udziału objętościowego i wielkości cząstek na odporność korozyjną kompozytów aluminium-cząstki ceramiczne, Kompozyty (Composites) 2003, 3, 6, 75-78.
• [18] Łuczak K., Liberski P., Śleziona J., Ocena odporności korozyjnej kompozytów o osnowie stopu AK12 zbrojonych cząstkami ceramicznymi, Inżynieria Materiałowa 2003, 24, 6, 647-650.
• [19] Barthula S., Anandani R.C., Dhar A., Srivastava A.K., Microstructural features and mechanical properties of Al 5083/SiCp metal matrix nanocomposites produced by high energy- ball milling and spark plasma sintering, Materials Science and Engineering A 2012, 545, 97-102.
• [20] Zhang Z., Wang F., Luo J., Lee S., Wang L., Microstructures and mechanical properties of spark plasma sintered Al-SiC composites containing high volume fraction of SiC, Materials Science and Engineering A 2010, 527, 7235-7240.
• [21] Jaafar M., Bonnefont G., Fantozzi G., Reveron H., Intergranular alumina-SiC micro-nanocomposites sintered by spark plasma sintering, Materials Chemistry and Physics 2010, 124, 377-379.