Sintering and properties of NbC1-x-NbO2 composites

• Autorzy: Mucha J. , Gubernat A. , Stobierski L.

Warianty tytułu

PL

Spiekanie i właściwości kompozytów NbC1-x-NbO2

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents results of research on sintering, polycrystals manufacture and determination of the characteristics of the obtained NbC1-x-NbO2 composites. For the manufacturing of composites powders synthesized from the elements in the solid phase reaction method in the laboratory of Department of Ceramics and Refractories WIMiC, AGH were used. As a result of grinding and drying, carbide powders have undergone a surface oxide passivation. In order to improve the granulation and moulding capacity of powders and to partially deoxidize them, a small amounts of Nowolak MR resin were introduced into powders, as a carbon precursor. The prepared granulates were used to manufacture composites with the pressureless sintering and hot pressing. Mechanical properties, thermal and chemical properties were investigated and compared with the results obtained for the single-phase niobium carbide polycrystals. It was found that the composites are characterized by: high hardness (HV~16 GPa; HK 12÷14 GPa), higher than the polycrystals bending strength (~500 MPa) and fracture toughness (~5 MPa•m0.5) and good thermal conductivity (12÷15 W/m•deg). Oxidation resistance of the composites is the same as the single-phase materials.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad spiekaniem, wytwarzaniem polikryształów i określeniem właściwości uzyskanych kompozytów NbC1-x-NbO2. Do wytwarzania kompozytów użyto proszków syntezowanych w fazie stałej z pierwiastków w laboratorium Katedry Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych WIMiC, AGH. W wyniku mielenia i osuszania proszki węglikowe uległy powierzchniowej pasywacji tlenkowej. W celu zgranulowania i poprawienia zdolności formierskich proszków oraz w celu częściowego odtlenienia proszków wprowadzono do nich niewielkie ilości żywicy Nowolak MR jako prekursora węgla. Z przygotowanych granulatów wytworzono kompozyty techniką spiekania swobodnego i prasowania na gorąco. Zbadano właściwości mechaniczne, cieplne i chemiczne, a następnie porównano je z wynikami uzyskanymi dla jednofazowych tworzyw z węglika niobu. Stwierdzono, że kompozyty charakteryzują się: wysoką twardością (HV~16 GPa; HK 12÷14 GPa), wyższą od polikryształów jednofazowych wytrzymałością na zginanie (~500 MPa) i odpornością na kruche pękanie (~5 MPa•m0,5) oraz dobrym przewodnictwem cieplnym (12÷15 W/m•deg). Odporność na utlenianie kompozytów jest taka sama jak tworzyw jednofazowych.

Słowa kluczowe

EN

single-phase niobium carbide; mechanical properties; thermal properties; chemical properties; composites NbC1-x-NbO2

PL

jednofazowy węglik niobu; właściwości mechaniczne; właściwości cieplne; właściwości chemiczne; kompozyty NbC1-x-NbO2

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 3
• Strony: 185--192
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mucha J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Gubernat A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Stobierski L.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Pierson H.D., Handbook of Refractory Carbides and Nitrides., Notes Publication, New Jersey 1996.
• [2] Stobierski L., Carbide Ceramics, AGH, Krakow 2005.
• [3] Kosolapova T.Y., Carbides: Properties, Production, and Applications., Ed. Plenum Press, New York 1971.
• [4] Gubernat A., Sintering of metal-like carbides, Ceramic Materials 2007, 3, 111-117.
• [5] Gubernat A., Stobierski L., Metal-like carbides. Part I. Sinterablity investigations, Ceramic Materials 2009, 2, 113-118.
• [6] Gubernat A., Stobierski L., Goryczka P., Metal-like carbides. Part II. Investigations of mechanical and chemical properties, Ceramic Materials 2009, 2, 119-124.
• [7] Gubernat A., Modelowy opis spiekania ceramiki węglikowej, Raport z projektu badawczego nr NN507 418936, AGH, Kraków 2012.
• [8] Gubernat A., Pressure-less sintering of niobium carbide and tantalum carbide, Part I. Polythermal sintering, Ceramic Materials 2013, in print.
• [9] Mucha J., Investigations on properties of single-phase carbides polycrystals, Engineering Thesis, AGH, Krakow 2013.
• [10] ACerS-NIST Phase Equilibria Diagrams CD-ROM Database Version 3.1, 2007.
• [11] Huijbregts W.M.M., Brabers M.J., Oxidation of niobium and of niobium coated with aluminium in steam-air mixtures, Proceedings S.E.R.A.I. Journee Internationales d'étude sur l'óxydation des metaux. Bruxelles 1965.
• [12] Manning W.R., Hunter Jr.O., Calderwood F.W., Stacy D.W., Thermal Expansion of Nb2O5, J. Am. Cer. Soc. 1972, 55, 7, 342-347.