Mechanical properties of pressure sintered alumina-graphene composites

• Autorzy: Rutkowski P. , Klimczyk P. , Jaworska L. , Stobierski L. , Zientara D. , Tran K.

Warianty tytułu

PL

Właściwości mechaniczne kompozytów korund-grafen spiekanych ciśnieniowo

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The work concerns the alumina-graphene materials sintered by two different pressure methods. The preparation route of the matrix-graphene mixture was discussed in the paper. The prepared compositions with different amount of graphene were hot-pressed or spark plasma sintered. The influence on uniaxial pressure during the sintering process on the microstructure was studied by the SEM microstructural observations and ultrasonic measurements. The work presents also the results of measurements of elastic and mechanical properties. Wear tests were made and friction coefficients determined by the ball-on-disk method.

PL

Praca dotyczy materiałów korund-grafen spiekanych za pomocą dwóch metod ciśnieniowych. Dyskusji poddano metodę przygotowania mieszaniny złożonej z proszku osnowy i grafenu. Mieszaniny o różnej zawartości grafenu prasowano na gorąco lub konsolidowano w warunkach spiekania wspomaganego polem elektrycznym. Wpływ jednoosiowego prasowania podczas spiekania na mikrostrukturę zbadano, stosując obserwacje mikrosrukturalne SEM i pomiary ultradźwiękowe. Praca zawiera również wyniki pomiarów właściwości sprężystych i mechanicznych. Test odporności na zużycie i pomiary współczynników tarcia wykonano za pomocą metody kula na dysku.

Słowa kluczowe

EN

alumina; graphene; hot pressing; spark plasma sintering; mechanical properties

PL

korund; grafen; prasowanie na gorąco; spiekanie wspomagane polem elektrycznym; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 68, nr 2
• Strony: 168--175
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Rutkowski P.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Material Science and Ceramics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Klimczyk P.

• Institute of Advanced Manufacturing Technology, ul. Wrocławska 37A, 30-011 Kraków, Poland

autor

Jaworska L.

• Institute of Advanced Manufacturing Technology, ul. Wrocławska 37A, 30-011 Kraków, Poland

autor

Stobierski L.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Material Science and Ceramics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Zientara D.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Material Science and Ceramics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Tran K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Material Science and Ceramics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Whitney, D.: Ceramic Cutting Tools, Comprehensive Hard Materials, 2, (2014), 491-505. doi:10.1016/B978-0-08-096527-7.00037-4.
• [2] Dong, Y. L., Xu F. M., Shi X. L., Zhang C., Zhang Z.J., Yang J. M. , Tan Y.: Fabrication and mechanical properties of nano-/micro-sized Al2O3/SiC composites, Mater. Sci. Eng. A, 504, (2009), 49-54.
• [3] Warner, J. H., Schaffel, F., Bachmatiuk, A., Rummeli, M. H.: Graphene: Fundamentals and emergent applications, Elsevier, Waltham, MA, 2013.
• [4] Das, T. K., Prusty, S.: Recent advances in applications of graphene, Int. J. Chem. Sci. Appl., 4, (2013), 39-55.
• [5] Porwal, H., Tatarko, P., Grasso, S., Khaliq, J., Dlouhý, I., Reece, M. J.: Graphene reinforced alumina nano-composites, Carbon, 64, (2013), 359-369.
• [6] Kvetkova, L., Duszová, A., Hvizdoš, P., Dusza, J., Kun, P., Balázsi, C.: Fracture toughness and toughening mechanisms in graphene platelet reinforced Si3N4 composites, Scripta Mater., 66, (2012), 793-796.
• [7] Rutkowski, P., Stobierski, L., Zientara, D., Jaworska, L., Klimczyk, P., Urbanik, M.: The influence of the graphene additive on mechanical properties and wear of hot-pressed Si3N4 matrix composites, J. Eur. Ceram. Soc., 35, (2015), 87-94.
• [8] Liu, J., Yan, H., Jiang, K.: Mechanical properties of graphene platelet-reinforced alumina ceramic composites, Ceram. Int., 39, (2013), 6215-6221.
• [9] Hvizdoš, P., Dusza, J., Balázsi, C.: Tribological properties of Si3N4-graphene nanocomposites, J. Eur. Ceram. Soc., 33, (2013), 2359-2363.
• [10] Rahman, A., Singh, A., Karumuri, S., Harimkar, S. P., Kalkan, K. A., Singh, R. P.: Graphene reinforced silicon carbide nanocomposites: Processing and Properties. Composite, Hybrid, and Multifunctional Materials, in Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series, 4, (2015), 165-176.
• [11] Pfeifer, J., Sáfrán, G., Wéber, F., Zsigmond, V., Koszor, O., Arató, P., Balázsi, C.: Tribology study of silicon nitride-based nanocomposites with carbon additions, Mater. Sci. Forum, 659, (2010), 235-238.
• [12] Kvetkova, L., Duszowa, A., Kasiarova, M., Dorcakova, F., Dusza, J., Balázsi, C.: Influence of processing on fracture toughness of Si3N4+graphene platelet composites, J. Eur. Ceram. Soc., 33, (2013), 2299-2304.
• [13] Dusza, J., Morgiel, J., Duszová, A., Kvetková, L., Nosko, M., Kun, P., Balázsi, C.: Microstructure and fracture toughness of Si3N4 + graphene platelet Composites, J. Eur. Ceram. Soc., 32, (2012), 3389-3397.
• [14] Wang, K., Wang, Y., Fan, Z., Yan, J., Wei, T.: Preparation of graphene nanosheet/alumina composites by spark plasma sintering, Mat. Res. Bull., 46, (2011), 315-318.
• [15] Walker, L. S, Marotto, V. R., Rafiee, M. A., Koratkar, N., Corral, E. L.: Toughening in Graphene Ceramic Composites, ACS Nano, 5, 4, (2011), 3182-3190.
• [16] He, T., Li, J., Wang, W., Zhu, J., Jiang, W.: Preparation and Consolidation of Alumina/Graphene Composite Powders, Mater. Trans., 50, 4, (2009), 749-751.
• [17] Liu, X., Fan, Y.-C., Li, J.-L., Wang, L.-J., Jiang, W.: Preparation and Mechanical Properties of Graphene Nanosheet Reinforced Alumina Composites, Adv. Eng. Mater., 17, 1, (2015), 28-35; DOI: 10.1002/adem.201400231.
• [18] Liu, X., Fan, Y.-C., Feng, Q., Wang, L.-J., Jiang, W.: Preparation of graphene nanosheet/alumina composites, Mater. Sci. Forum, 745-746, (2013), 534-538.
• [19] Porwal, H., Grasso, S., Reece, M. J.: Review of Graphene – ceramic matrix composites, Adv. Appl. Ceram., 112, (2013), 443-454.
• [20] Rutkowski, P., Stobierski, L., Górny, G.: Thermal stability and conductivity of hot-pressed Si3N4–graphene composites. J. Therm. Anal. Calorim., 116, 1, (2014), 321-328.
• [21] Rutkowski, P., Klimczyk, P., Jaworska, L., Stobierski, L., Dubiel, A.: Thermal properties of pressure sintered alumina-graphene composites, J. Therm. Anal. Calorim., 122, 1, (2015), 105-114; DOI 10.1007/s10973-015-4694-x.

Uwagi

PL

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