Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Size and Morphology of Yttria Nanopowders Obtained by Solution Combustion Synthesis

Gizowska M., Kobus I., Perkowski K., Piątek M., Konopka G., Witosławska I., Osuchowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 2

743--748

EN

The work presents results of solution combustion method utilization for yttria (Y2O3) nanopowder fabrication. Experiments were carried out with four different reducing agents: urea, glycine, citric acid and malonic acid added in stoichiometric ratio. The reactions were investigated using simultaneous DSC/DTA thermal analysis. After synthesis the reaction products were calcined at temperature range of 800-1100°C and analyzed in terms of particle size, specific surface area and morphology. Best results were obtained for nanoyttria powder produced from glycine. After calcination at temperature of 1100°C the powder exhibits in a form of nanometric, globular particles of diameter <100 nm, according to SEM analysis. The dBET for thus obtained powder is 104 nm, however the powder is agglomerated as the particle size measured by dynamic light scattering analysis is 1190 nm (dV50).

2

Otrzymywanie i charakterystyka nanoproszków Y3Al5O12 syntezowanych na drodze reakcji spaleniowej inicjowanej promieniowaniem mikrofalowym

Gizowska M., Kobus I., Perkowski K., Zalewska M., Konopka G., Witosławska I., Osuchowski M., Jakubiak K., Witek A.

Szkło i Ceramika

|

2016

|

R. 67, nr 5

23--26

PL

W pracy przedstawiono wyniki otrzymywania ceramicznego proszku granatu itrowo-glinowego (YAG) metodą spaleniową. W metodzie spaleniowej wykorzystuje się wysokoenergetyczną reakcję pomiędzy azotanami metali, a substancją redukującą. W przedstawionych badaniach jako substancje redukujące zastosowano glicynę i mocznik. Na podstawie danych termodynamicznych oszacowano, że temperatura płomienia powstającego podczas reakcji egzotermicznej będzie wynosić powyżej 1000°C, co powinno zapewnić dobre wykrystalizowanie ziaren YAG. Wykonano syntezy spaleniowe z użyciem mocznika i glicyny dodawanych w ilościach stechiometrycznych i zanalizowano produkty reakcji. Otrzymany przy obecności glicyny amorficzny półprodukt dopiero po wygrzaniu w temperaturze 1000°C przechodzi w fazę YAG. Tak otrzymany proszek ceramiczny ma postać aglomeratów cząstek o średnicy ok. 50 nm. Natomiast korzystając z mocznika otrzymano proszek, którego główną fazą jest YAG. Tak otrzymany proszek ceramiczny charakteryzuje się cząstkami o średnicy ok. 100 nm występującymi w postaci aglomeratów o porowatości wewnętrznej.

EN

The paper presents results of combustion method utilization for yttrium aluminum garnet (YAG) ceramic powder fabrication. The combustion method is based on the high energy reaction between the metal nitrates and reducing agent. In this study, glycine and urea were used as the reducing substances. On the basis of the thermodynamic data, the temperature of the flame generated during the exothermic reaction was estimated, at above 1000°C. In this conditions YAG grains should crystallize. Combustion synthesis was performed using urea and glycine in stoichiometric quantities. After synthesis the reaction products were analyzed. Reaction with glycine lead to an amorphous product which was transformed to YAG phase after annealing at temperature of 1000°C. The obtained ceramic powder occurs in the form of agglomerates of particles having a diameter approx. 50 nm. In contrast, use of urea gives a powder which main phase is the YAG. The obtained ceramic powder is characterized by particles having a diameter of approx. 100 nm present in the form of agglomerates with internal porosity.

3

Otrzymywanie ceramiki przezroczystej z CaF2 z wykorzystaniem techniki Hot Isostatic Pressing-HIP

Perkowski K., Gizowska M., Zalewska M., Kobus I., Konopka G., Osuchowski M., Witosławska I.

Szkło i Ceramika

|

2016

|

R. 67, nr 4

19--23

PL

W niniejszej publikacji przedstawiono badania dotyczące otrzymywania przezroczystej ceramiki z fluorku wapnia. W pracy zastosowano dwa rodzaje proszku CaF2, które zostały scharakteryzowane pod względem składu fazowego metodą XRD, morfologii przy użyciu elektronowego mikroskopu skaningowego, wielkości cząstek, a także pod względem stabilności termicznej metodą DTA-TG do 600ºC w atmosferze powietrza syntetycznego. Pierwszy z proszków firmy Sigma-Aldrich charakteryzował się średnim rozmiarem cząstek/aglomeratów Dv50 na poziomie 20,3 μm, natomiast proszek firmy ABCR odznaczał się większym/szerszym rozkładem cząstek, a Dv50 wynosiła 8,9 μm. Oba proszki wykazują silną aglomerację, co zostało potwierdzone w trakcie badań za pomocą SEM. Rentgenowska analiza fazowa wykazała obecność fazy regularnej w przypadku obu proszków. Badanie termograwimetryczne wykazało dla drobniejszego proszku fluorku wapnia (firmy ABCR) obecność zanieczyszczenia, które zostało zanalizowane jako pozostałość węgla po syntezie. Oba surowce były spiekane w zakresie temperatur 900–1350ºC w atmosferze argonu lub próżni. Dodatkowo próbki były dogęszczane w wysokotemperaturowej prasie izostatycznej przy ciśnieniu argonu wynoszącym 2000 barów i temperaturze 1300ºC. W artykule przedstawiono rezultaty badań przewodnictwa cieplnego materiału domieszkowanego (2%at. Yb), jak i nie domieszkowanego fluorku wapnia. W pracy przedstawiono widma fluorescencyjne próbek CaF2 domieszkowanych fluorkiem iterbu w ilości 2% at.

EN

The paper presents the research on obtaining a transparent ceramics made from calcium fluoride. The researchers used two types of calcium fluoride powders which were characterized by XRD (phase content), SEM (microstructure), grain size analysis and thermal analysis DTA-TG, with temperature up to 600ºC in atmosphere of synthetic air, so as to define a temperature of decomposition. The raw materials used were different in terms of grain size. Powder (under symbol C1) provided by Sigma-Aldrich has an average grain/agglomerate size Dv 50 at the level of 20,3 μm, whereas powder (under symbol C2) provided by ABCR has a wider range of grain/agglomerate size distribution and Dv 50 was 8,9 μm. A strong tendency to agglomeration was proved by SEM analysis. X-ray phase analysis indicated a cubic phase in case of both powders. Differences between materials were noticed during thermogravimetric analysis, where for powder provided by ABCR some contamination was observed, which was analyzed as residual carbon after synthesis. For the purpose of further research, cylindrical samples were obtained by die-pressing method from both powders and sintered in temperature range of 900–1350ºC, in protective atmosphere of argon or vacuum. Additionally, the samples were densificated by hot isostatic pressing under pressure of 2000 bar of argon and temperature 1300ºC. The results of thermal conductivity and fluoresces spectrum of raw calcium fluoride and doped with ytterbium (2% at.) were shown in this paper.

4

Zastosowanie metody odlewania z mas lejnych do formowania elementów z węglika krzemu

Gizowska M., Perkowski K., Kobus I., Zalewska M., Konopka G., Witosławska I., Osuchowski M.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2016

|

R. 9, nr 24

21--34

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem elementów z węglika krzemu metodą odlewania z mas lejnych w porowatych formach gipsowych. Do badań wybrano dwa rodzaje proszków SiC różniące się aktywatorami spiekania. Pierwszy z nich zawierał dodatek tlenku glinu i tlenku itru, a drugi dodatki nietlenkowe – bor i węgiel. Oba rodzaje proszków, mimo różniącego się składu, miały zbliżoną morfologię oraz przebieg zmienności potencjału zeta w funkcji pH. Badano właściwości reologiczne zawiesin o stężeniu fazy stałej 40, 45 i 50%obj. Dla spieków wyznaczono wybrane właściwości fizyczne (gęstość, porowatość) oraz mechaniczne (wytrzymałość na zginanie, twardość). Na podstawie badań stwierdzono, że próbki otrzymane z węglika krzemu z dodatkami tlenkowymi po spiekaniu mają gęstość względną ok. 92% i zachowują porowatość otwartą na poziomie ok. 6%. Ich wytrzymałość na zginanie nie przekracza 210 MPa, natomiast twardość mieści się w zakresie HV = 17,2–18,5 GPa. Ceramika węglikowa spiekana w obecności aktywatorów nietlenkowych charakteryzuje się lepszymi parametrami. Takie materiały w wyniku spiekania zagęszczają się powyżej 97% gęstości względnej, przy znikomej porowatości otwartej. Twardość tak otrzymanych materiałów, mieszcząca się w zakresie HV = 20,0–25,2 GPa, jest zbliżona do wartości wyznaczonych przez inne zespoły badawcze (ok. 26 GPa [1]).

EN

In the work results considering obtaining silicon carbide elements made from ceramic slurries by casting in plaster molds were presented. In the researches two kinds of silicone carbide powders differing with sintering activators were used. First one included alumina and yttrium oxide and the second one had additive of non-oxides component such as boron and carbon. Nevertheless different composition, powders have a similar morphology and zeta potential values in the pH function. To prepare ceramic slurries polyacrylic dispersing agents were used. The rheological properties were tested for slurries of volume concentration of powder as follow 40, 45, 50%. For sintered samples physical parameters (density, porosity) and mechanical parameters (flexural strength, hardness) were determined. Basing on the results of the following, obtained ceramics samples made from silicon carbide with oxides additives after sintering showed average relative density around 92%, open porosity approx. 6%, flexural strength was not higher than 210 MPa and hardness HV in the range of 17,2–18,5 GPa. Better parameters were noticed for silicon carbide ceramics obtained from slurries with non-oxides additives. Sintered samples showed better.

5

Opracowanie metodyki rentgenowskiej ilościowej analizy fazowej mieszanin krzemianów warstwowych o strukturze nieuporządkowanej

Konopka G., Perkowski K., Gizowska M., Osuchowski M., Witosławska I., Marciniak-Maliszewska B., Kobus I.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2015

|

R. 8, nr 22

34--43

PL

Do opracowania metodyki badawczej zastosowano wzorce materiałów, w tym wzorce krzemianów warstwowych, z których sporządzono mieszaniny o ustalonym składzie. Przygotowanie próbek obejmowało separację grawitacyjną w celu możliwie najwyższego stopnia oczyszczenia zakupionych wzorców z domieszek minerałów nieilastych. Wyseparowane próbki były analizowane metodą dyfrakcji rentgenowskiej, a ich obraz dyfrakcyjny został zapisany jako wzorzec i wykorzystany w późniejszych badaniach przygotowanych mieszanin wieloskładnikowych. Próbki wzorcowe i mieszaniny były analizowane z wykorzystaniem posiadanego oprogramowania TOPAS v4.2 i TOPAS v5.0 oraz DIFFRAC EVA, co pozwoliło na użycie metody Rietvelda oraz innych metod polegających na dopasowywaniu obliczonego obrazu dyfrakcyjnego względem zmierzonego, na podstawie udokładnianych parametrów strukturalnych. Wykazano, że metoda PONKCS w połączeniu z tradycyjnie stosowaną w rentgenowskiej ilościowej analizie fazowej metodą Rietvelda pozwala na efektywne i stosunkowo precyzyjne oznaczenie zawartości zdefektowanych minerałów ilastych w mieszaninach wieloskładnikowych.

EN

In order to define the proper analytical methodology a set of standards including layer silicates was used, from which the mixtures of known composition were prepared. Sample preparation included gravity separation aimed to purify purchased standards from non-clay admixtures. Separated samples were analyzed by roentgen diffraction technique (XRD) and their diffraction signal was saved and used in the later analyses of prepared multicomponent mixtures. Standard samples and prepared mixtures were analyzed with TOPAS v4.2, TOPAS v5.0 and DIFFRAC EVA software which allowed for implementation of the Rietveld method as well as other techniques relying on fitting of the calculated to measured diffraction profile due to the adjustment of the refinable parameters. It was shown that the PONKCS method combined with the traditional Rietveld refinement allows for effective and relatively precise measurement of the quanitity of the highly defected clay minerals in the multicomponent mixtures.

6

Odporność na pękanie ceramiki Y2O3

Boniecki M., Librant Z., Wesołowski W., Gizowska M., Osuchowski M., Perkowski K., Witek A., Witosławska I., Karczmarz M.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 4

378--382

PL

W niniejszej pracy zmierzono odporność na pękanie ceramiki z tlenku itru o średniej wielkości ziaren ok. 6 μm poprzez analizę pęknięć wywołanych odciskiem twardościomierza Vickersa. Wartości KIc były wyliczone kilkoma sposobami, opracowanymi przez różnych autorów. Otrzymane wyniki mieszczą się w granicach od 1,0 MPa∙m1/2 do 1,5 MPa∙m1/2, ale są mniejsze od wyników wyznaczonych metodą zginania trójpunktowego belki z karbem (ok. 1,8 MPa∙m1/2).

EN

In this study we have measured fracture toughness of yttrium oxide ceramics, which had a mean grain size of approx. 6 μm, by analyzing cracks of stress cracking impressions of a Vickers pyramid. Values of KIc were calculated by means of several formulas that originated from analytical considerations of different authors. The obtained results were in the range of 1.0-1.50 MPa∙m1/2, being smaller than those obtained by the three-point bending method (approx. 1.8 MPam1/2).

7

Właściwości mechaniczne azotku krzemu (Si3N4) spiekanego w warunkach ciśnienia izostatycznego oraz spiekanego swobodnie – analiza porównawcza

Oziębło A., Perkowski K., Witosławska I., Gizowska M., Osuchowski M., Witek A.

Szkło i Ceramika

|

2014

|

R. 65, nr 1

13--16

PL

W pracy zbadano wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów otrzymanych z komercyjnie dostępnego azotku krzemu (Si3N4). Próbki azotkowe formowane metodą prasowania izostatycznego spiekano swobodnie w atmosferze azotu, następnie część próbek została poddana spiekaniu w warunkach ciśnienia izostatycznego (HIP). Dla obu serii próbek, różniących się procesem spiekania określono: gęstość pozorną, wytrzymałość na zginanie, twardość oraz krytyczny współczynnik intensywności naprężeń. Na podstawie otrzymanych wyników badań przeprowadzono analizę porównawczą materiałów uzyskanych w różnych procesach technologicznych i określono wpływ rodzaju spiekania na właściwości materiału.

EN

In the presented paper mechanical properties of silicon nitride (Si3N4) material were studied. Silicon nitride samples were obtained from commercially available powder. Two paths of ceramic manufacturing were applied to obtain fully densified bodies. All of the samples were sintered in nitrogen in atmospheric pressure. Part of the samples were additionally subjected to Hot Isostatic Pressing (HIP). Apparent density, bending strength, Vickers hardness and fracture toughness were measured for the two set of samples, which differed in preparation path. The results were analyzed in order to estimate the influence of pressure assisted post-sintering (HIP process) on the microstructure and mechanical properties of silicon nitride material.

8

Tygle wysokotemperaturowe stosowane w procesie otrzymywania przezroczystych materiałów ceramicznych

Gizowska M., Osuchowski M., Witosławska I., Marciniak-Maliszewska B., Konopka G., Witek A., Perkowski K.

Szkło i Ceramika

|

2014

|

R. 65, nr 4

12--15

PL

W artykule przedstawiono opis metody otrzymywania tygli wysokotemperaturowych (do 1800°C). Metoda została opracowana na potrzeby procesu otrzymywania materiałów superczystych o specjalnych zastosowaniach. Tygle otrzymywano z mas lejnych, które charakteryzowano pod względem ich właściwości reologicznych. Na podstawie pomiarów, korzystając z odpowiednich modeli opisujących odpowiedź ciała na przyłożone siły zewnętrzne, wyznaczono m.in.: granicę płynięcia (τ0) i wskaźnik charakterystyczny płynięcia (n).

EN

In the presented paper fabrication method of ceramic crucibles for special application (sintering of advanced ceramics) is presented. Crucibles were moulded in plaster moulds from ceramic slips. Suspensions of ceramic particles, used for moulding, were characterized in terms of their rheological properties. These properties were quantified by means of Bingham model (in plastic region) and Power law parameters (in shear rate region, where viscous response for applied shear appeared).

9

Ceramiczne hamulce lotnicze z węglika krzemu

Perkowski K., Gizowska M., Osuchowski M., Oziębło A., Witek A., Witosławska I.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 3

224--228

PL

Obecnie najbardziej nowoczesnym materiałem ciernym używanym w konstrukcji hamulców lotniczych pozostają materiały kompozytowe typu C/C. Współczesne hamulce lotnicze konstruowane na bazie kompozytów C/C nie są wolne od fadingu tzn. efektu obniżania się sprawności hamulców wraz z czasem trwania procesu hamowania. W niniejszej pracy została przedstawiona metodyka otrzymywania okładzin ciernych z węglika krzemu - FCP13RTP firmy Saint Gobain. Otrzymane kształtki zostały scharakteryzowane pod względem dyfuzyjności cieplnej i przewodnictwa cieplnego, a także wykonano badania hamowania powolnego i szybkiego. Przewodnictwo cieplne badanych próbek z węglika krzemu maleje od 150 W/(m•K) do 90 W/(m•K) w zakresie temperatur 25 ºC-300 ºC. Wkładki z SiC wykazują średni dynamiczny współczynnik tarcia rzędu 0,43, a w trakcie hamowania temperatura powierzchni trących nie przekraczała 200 ºC. Celem prowadzonych prac jest koncepcja hamulca lotniczego, w którym obecnie stosowane materiały zostaną zastąpione ceramicznymi okładzinami ciernymi, których sprawność w trakcie hamowania nie będzie ulegała pogorszeniu.

EN

The commonly used materials for undercarriage brakes applied in landing gear brakes are designed on the basis of C/C composites. Their main disadvantage is the braking efficiency which decreases versus braking time (i.e. the fading effect). The main issue of this work is the concept of replacement in the aircraft undercarriage brakes contemporary used materials, by ceramic friction pads, for which the braking efficiency is supposed to be stable during a braking process. In the presented work the fabrication method of silicon carbide (FCP13RTP, Saint Gobain) friction pads is presented. The obtained samples were characterized in terms of their thermal diffusivity and thermal conductivity. Additionally, slow and fast breaking tests were performed for silicon carbide friction pads. The thermal conductivity of the test samples of silicon carbide decreases from 150 W/(m•K) to 90 W/(m•K) in the temperature range of 25 °C-300 °C. The silicon carbide friction pads have an average dynamic friction coefficient of 0.43, and the friction surface temperature does not exceed 200 ºC during braking.

10

Wpływ spiekania izostatycznego na wybrane właściwości mikrostrukturalne i mechaniczne ceramiki Al2O3 i SiC

Oziębło A., Chabera P., Perkowski P., Osuchowski M., Witosławska I., Boczkowska A., Witek A.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 2

204--208

PL

Praca zawiera wybrane wyniki badań materiałowych powstałych w trakcie realizacji projektu rozwojowego, którego celem było zbadanie zdolności ochronnych przed ostrzałem panelu ochronnego składającego się z kompozytu ceramiczno-polimerowego oraz litej ceramiki. W celu poprawy właściwości mechanicznych elementy ceramiczne, lite wykonano techniką spiekania w warunkach prasowania izostatycznego (HIP), przygotowując je do wytworzenia kompozytów ceramiczno-polimerowych metodą infiltracji porowatej ceramiki elastomerem. W celu oceny przydatności elementów ceramicznych do procesu infiltracji wykonano badania kąta zwilżania powierzchni ceramicznych spieków. Ponadto autorzy dokonali próby oceny wpływu procesu spiekania na właściwości wytrzymałościowe oraz mikrostrukturę próbek tlenku glinu oraz węglika krzemu. Praca zawiera wyniki pomiarów wytrzymałości na ściskanie, próby zginania trójpunktowego, pomiarów gęstości pozornej. W przypadku węglika dokonano ilościowej analizy fazowej (XRD) oraz określono wielkość krystalitów poszczególnych faz. Badania wykazały, że proces prasowania izostatycznego na gorąco prowadzony na próbkach spieczonych uprzednio swobodnie powoduje wzrost gęstości materiału. Przekłada się to na wzrost wytrzymałości tych materiałów w porównaniu z próbkami spiekanymi swobodnie. Spiekanie z udziałem ciśnienia nie powoduje wtórnego rozrostu krystalitów. W przypadku próbek z tlenku glinu, proces prasowania izostatycznego na gorąco poprawia zwilżalność oraz zapewnia wyższą wartość energii powierzchniowej. Tego efektu nie obserwujemy w przypadku próbek z węglika krzemu.

EN

In this paper selected results of materials investigations obtained during the realization of a R&D project are described. The aim of the project was to examine protective properties of ballistic armour which consisted of ceramic-polymer composite and bulk ceramics. The hot isostatic pressing technique (HIP) was used to improve mechanical properties of bulk ceramics assigned to produce ceramic-polymer composites by infiltration of porous cellular ceramics with elastomer. The studies of wetting angle were carried out to determine suitability of cellular ceramics for infiltration by polymer. Moreover, the influence of hipping on mechanical properties and microstructure of alumina and silicon carbide was examined. In this paper, the results of tree point bending test, compression test and apparent density measurements are presented. In case of silicon carbide a quantitative phase analysis (XRD) was carried out. Average values of the crystallite size were also determined for each detected phase. The investigations showed that hot isostatic pressing increased materials density. It led As a consequence of this, an improvement in mechanical properties of hipped materials when compared to the pressureless sintered samples has been detected. The sintering under the isostatic pressure did not cause the growth of crystallites. There was observed that applying of the HIP process resulted in improving the wetting and increased the surface energy in case of alumina samples. Such an effect was not observed in case of silicon carbide sample.

11

Określenie niepewności pomiaru składu chemicznego metodą fluorescencji rentgenowskiej XRF dla aplikacji WROXI

Osuchowski M., Witosławska I., Perkowski K., Witek A.

Szkło i Ceramika

|

2012

|

R. 63, nr 4

17-22

PL

W wyniku wykonanej pracy wyznaczono niepewność pomiaru składu chemicznego metodą fluorescencji rentgenowskiej XRF dla aplikacji WROXI. Obliczona wartość niepewności pomiaru wyznaczona na podstawie pomiarów precyzyjnych naważek tlenku glinu i zastosowaniu metody najmniejszych kwadratów do analizy danych wyniosła +/- 1,40 procenta. Wartość ta odnosi się do aplikacji WROXI, urządzenia głównego oraz pobocznych, które posłużyły do uzyskania niniejszego wyniku. Oszacowanie wielkości błędu generowanego przez sposób przygotowania próbki do badań jest procesem kluczowym w zapewnieniu zaufania do otrzymywanych wyników. Określenie wartości błędu pomiarowego pozwoli również na zainicjowanie procesu akredytacji badania składu próbek metodą fluorescencji rentgenowskiej w Pracowni Badań Strukturalnych. Otworzy to możliwości realizacji zleceń z sektora przemysłowego.

EN

Result in this work we fixed of uncertainty measurement samples chemical component by used fluorescent X-ray for WROXI application. Calculate uncertainty value measurement fixed on measurement precision weight samples of aluminium oxides and used smallest square method to date analyse we receive +/- 1,40 percent. The value treats to WROXI application, main tool and shoulder tools which serve treat this result. Estimate errors greatness which is generation by sample preparation to research is key process to trust received results. Estimated value of errors which is generation by measurement let on initiate accreditation process too in tests many samples used fluorescent X-ray method in Structural of Analysis Laboratory. It opens now possibility of realization order from industrial sector.

12

Magazynowanie energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł ekologicznych

Osuchowski M., Witosławska I., Perkowski K., Witek A.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2012

|

R. 5, nr 9

136-147

PL

W artykule w dość zwięzły sposób opisano rozwiązanie technologiczne polegające na utworzeniu chemicznego magazynu energii przy elektrowniach wiatrowych. W magazynie ma być kumulowana energia pochodząca z elektrowni wiatrowych w przypadku dodatniego bilansu energetycznego, i oddawana w przypadku ujemnego bilansu. Energia ma być magazynowana poprzez elektrolizę roztworu tlenku cynku, natomiast odzyskiwana przez spalanie cynku w wysokotemperaturowym ogniwie cynkowym. Ogniwo cynkowe jest najprostszym ogniwem typu cynk/tlen pracującym w temperaturze 500–600°C (powyżej temperatury topnienia cynku). Szacowana sprawność kumulowania i odzyskiwania energii z takiego magazynu wynosi 60%.

EN

In the presented paper the chemical system of the energy storage for windmills farm, has been described at glance. Such a system should accumulate energy when the energy balance is positive and energy could be recovered when the energy deficiency occurs. In the proposed system the energy will be accumulate via chemical processes like electrolitical conversion of the zinc oxide to the metallic zinc as a storage process and zinc oxidation process in the high temperature fuel cells for recovery. The zinc fuel cell is the simplest cell working in the temperature 500–600oC over the zinc melting point. The calculated overall efficiency of such a system is about 60%.

13

Mechanizm pękania ceramicznych materiałów balistycznych

Witek A., Osuchowski M., Oziębło A., Perkowski A., Witosławska I., Konopka G.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 3

367-370

PL

Praca niniejsza opisuje akustyczny mechanizm niszczenia ceramicznych tworzyw balistycznych w efekcie uderzenia pociskiem. W zaprezentowanych rozważaniach bierze się pod uwagę generację fali akustycznej w obszarze pancerza ceramicznego spowodowaną penetracją pocisku. W tak prezentowanym podejściu rola okresowych naprężeń w pancerzu ceramicznym staje się najistotniejszą z punktu widzenia procesów niszczenia pancerza. Poczynając od dynamicznego zagadnienia Hertza problem efektywności pancerza ceramicznego jest dyskutowany w oparciu o analizę parametrów akustycznych materiału ceramicznego, z którego pancerz wykonano. W konkluzji akustyczna impedancja i jej geometryczny rozkład w obszarze pancerza stają się podstawą do dyskusji efektywności ochronnej pancerza ceramicznego. Ostateczna konkluzja jest także sugestią odnośnie metody poprawienia efektywności osłonowej pancerza ceramicznego, jak też dowolnego pancerza sztywnego.

EN

This paper describes an acoustical mechanism of ballistic ceramics fragmentation under the projectile impact. Presented considerations take into account the generation of acoustic waves in a body of ceramic armor by a penetrating projectile. In presented approach, the role of periodic stresses in the armor ceramics is recognized as crucial for their failure. Starting from the dynamic Hertz problem, the ceramic armor effectiveness is discussed in terms of acoustical parameters of ceramic materials. We conclude that the acoustical impedance and its geometrical distribution are essential for the ceramic armor protective properties. Final conclusion suggests a way to improve the ballistic effectiveness of ceramics and any armor as well.

14

Wpływ technologii na wybrane właściwości ceramiki z węglika krzemu (SiC)

Perkowski K., Osuchowski M., Witosławska I., Konopka G., Marciniak-Maliszewska B., Witek A.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2011

|

R. 4, nr 7

22-36

PL

Przedstawiono wstępne prace dotyczące określenia wpływu procesów jednostkowych na wybrane właściwości ceramiki z węglika krzemu (SiC), otrzymanej z wykorzystaniem różnych technik zagęszczania. Uzyskano następujące serie próbek SiC: prasowane jednoosiowo dwustronnie oraz spiekane; prasowane jednoosiowo dwustronnie i dodatkowo zagęszczane izostatycznie na zimno (Cool Isostatic Press), a następnie spiekane swobodnie; prasowane jednoosiowo dwustronnie oraz spiekane, a następnie prasowane izostatycznie na gorąco (Hot Isostatic Press). W wyniku przeprowadzonych badań została określona wytrzymałość na zginanie kształtek SiC, poddanych różnym procesom zagęszczania. Dodatkowe zagęszczanie izostatyczne spowodowało znaczny wzrost wytrzymałości mechanicznej spiekanych próbek SiC oraz zmniejszenie wielkości krystalitów niektórych faz badanego materiału.

EN

We present introduction works which main goal is determination of influence unitary processes on selected properties silicon carbide (SiC) ceramics, that were obtained using different techniques of compaction. We obtained following series of silicon carbide samples (SiC): pressed uniaxial bilateral and next sintering, the second series - pressed uniaxial bilateral and additionally pressed cool isostatic press before sintering, the last series - pressed uniaxial bilateral, sintering and pressing isostatic in high temperature (Hot Isostatic Press). As a result of the study was determined the flexural strenght of samples obtained differences ways. Additional isostatic press process caused rise of flexural strenght of sintering samples SiC and reduction crystallite sizes for some phases of the test material.

15

Jednoetapowy proces syntezy i spiekania spinelu MgAl2O4 z zastosowaniem metody Hot Isostatic Pressing

Witek A., Perkowski K., Osuchowski M., Witosławska I., Tymowicz-Grzyb P., Konopka G., Oziębło A.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 3

519-523

PL

Przedstawiamy wstępne prace mające na celu otrzymanie spinelu magnezowo-glinowego o dobrych właściwościach optycznych w procesie jednoczesnej syntezy i spiekania w kapsułach, przy zastosowaniu metody prasowania izostatycznego na gorąco (HIP). Proces ten był prowadzony, zarówno z użyciem nanometrycznego proszku tlenku glinu i submikronowego proszku tlenku magnezu, w temperaturze 1750°C przy ciśnieniu 200 MPa. Przedstawiono szczegóły konstrukcyjne kapsuły zabezpieczającej przed niepożądanym kontaktem materiałów wsadowych z kapsułą kwarcową.

EN

The preliminary results are reported on the in situ synthesis and sintering of aluminium-magnesium spinel with unique optical properties by using encapsulation enhanced hot isostatic pressing (HIP). The process has been provided at a temperature of 1750°C and under a pressure of 200 MPa, using alumina nanopowder and magnesia mikropowder. A method of capsule preparation, preventing undesirable contact of the precursors with silica capsule, is presented in detail.

16

Zastosowanie TiO2 jako materiału na elektrody do wysokotemperaturowych ogniw paliwowych

Osuchowski M., Witosławska I.

Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych

|

2010

|

R. 3, nr 5

33-50

PL

Celem niniejszej pracy była synteza ceramicznych związków tlenkowych na bazie TiO2 do zastosowania w wysokotemperaturowych ogniwach paliwowych. Jest to kontynuacja badań dotyczących elektrolitu stałego, obejmuje analizy elektrod ogniwa paliwowego. Zakres wykonanych prac zawierał: zbadanie składu fazowego tlenku tytanu, zbadanie rozkładu wielkości cząstek tlenku tytanu oraz pomiar rozkładu cząstek dodatków modyfikujących, takich jak: tlenek wanadu, tlenek wolframu oraz tlenek manganu, ustalenie czasu rozdrabniania tlenku tytanu oraz wymienionych dodatków modyfikujących, zbadanie wybranych właściwości fizycznych, takich jak: gęstość pozorna, porowatość otwarta, skurczliwość otrzymanego tworzywa tytanowego z dodatkami oraz zbadanie właściwości elektrycznych tworzywa tytanowego wypalonego z różnymi dodatkami modyfikującymi. Wyniki przeprowadzonych prac jednoznacznie wykazały, że związki, takie jak: V2O5, WO3 oraz MnO2 generują nośniki ładunku elektrycznego w tlenku tytanu. Najwyższe wartości przewodności elektrycznej uzyskano dla 10% stężenia dodatków modyfikujących. Substancją, która wywoływała najwyższy wzrost przewodności elektrycznej w próbce jest V2O5.

EN

The main goal of this article is synthesis ceramic oxygen compound which are used in high temperature fuel cell. This science work is continuation research which are connect with electrolyte which is used in fuel cell. Range works which are done to realization the main goal include: to test phase compound titanium dioxide, to test dispersion of titanium dioxide particle size and particle size of adding compound such as: vanadium oxide, wolfram trioxide and manganese dioxide. We research the milling time of titanium dioxide and adding compound too. We research physical parameter such as apparent density, porous and cramping obtained titanium material witch adding compound and research electric property obtained titanium material witch adding compound. Receive results to prove if chemical compound such as: V2O5, WO3 and MnO2 generation of charge transfer in titanium dioxide. The highest value of conductivity we to receive for 10% concentration of modification adding. Substances which get the highest conductivity increase in titanium dioxide is V2O5.

17

Stałotlenkowy elektrolit cyrkonowy do wysokotemperaturowych ogniw paliwowych

Witosławska I., Osuchowski M.

Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych

|

2010

|

R. 3, nr 5

51-67

PL

Opisano syntezę ceramicznych związków tlenkowych do zastosowania w wysokotemperaturowych ogniwach paliwowych jako elektrolit stały. Zakres wykonanych prac obejmował: zbadanie składu fazowego tlenku cyrkonu, zbadanie rozkładu wielkości cząstek tlenku cyrkonu oraz cząstek dodatków modyfikujących, takich jak: tlenek wanadu, tlenek wolframu oraz tlenek itru, ustalenie czasu rozdrabniania tlenku cyrkonu oraz wymienionych dodatków modyfikujących, zbadanie podstawowych parametrów fizycznych, takich jak: gęstość pozorna, porowatość otwarta, skurczliwość otrzymanego tworzywa cyrkonowego wraz z dodatkami oraz zbadanie właściwości elektrycznych tworzywa cyrkonowego wypalonego z różnymi dodatkami modyfikującymi. Wyniki przeprowadzonych prac jednoznacznie wykazały, że związki, takie jak: V2O5 WO3 oraz Y2O3 zwiększają przewodnictwo elektryczne tlenku cyrkonu. Najwyższe wartości przewodności elektrycznej uzyskano dla 10% stężenia dodatków modyfikujących. Substancją, która wywoływała najwyższy wzrost przewodności w próbce jest Y2O3.

EN

We describe synthesis ceramic oxygen compound which are used in high temperature fuel cell as electrolyte. Range works which are done to realization the main goal include: to test phase compound zirconium dioxide, to test dispersion of zirconium dioxide particle size and particle size of adding compound such as: vanadium oxide, wolfram trioxide and yttrium oxide. We research the milling time of zirconiu dioxide and adding compound too. We research physical parameter such as apparent density, porous and cramping obtained zirconium material which adding compound and research electric property obtained zirconium material with adding compound. Receive results to prove if chemical compound such as: V2O5, WO3 and Y2O3 decrease conductivity of zirconium dioxide. The highest value of conductivity we to receive for 10% concentration of modification adding. Substances which get the highest conductivity increase in zirconium dioxide is Y2O3.

18

Wpływ procesu Hot Isostatic Pressing (HIP) na wybrane właściwości ceramiki z tlenku glinu

Perkowski K., Osuchowski M., Witosławska I., Witek A.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2010

|

R. 3, nr 6

56-66

PL

Przedstawiono wstępne prace mające na celu określenie wpływu procesu Hot Isostatic Pressing (HIP) na wybrane właściwości ceramiki z tlenku glinu. Próbki spieczonego swobodnie tlenku glinu o znanych parametrach gęstości pozornej i wytrzymałości mechanicznej poddano procesowi hipowania, czyli powtórnego wypalenia w warunkach wysokiego ciśnienia izostatycznego działającego bezpośrednio na próbki. Proces prowadzono w temperaturze 1600°C przy ciśnieniu izostatycznym argonu równym 300 MPa. W wyniku przeprowadzonego eksperymentu uzyskano gęstą ceramikę korundową, o gęstości bliskiej 100% wartości gęstości teoretycznej. Wartości wytrzymałości mechanicznej na zginanie próbek poddanych procesowi HIP uległy nieznacznie pogorszeniu w stosunku do próbek, które były tylko spiekane swobodnie.

EN

We presence introductions works which main target is term Hot Isostatic Pressing (HIP) process on select properties alumina ceramic. Freely sintered alumina samples about known parameter such as apparently density and mechanical durability submit (HIP) process the other hand samples submit again sinter in other condition such as temperature 1600°C and isostatic argon pressure equally 300 MPa. In our experiment we obtain very density alumina ceramic. Density obtained ceramic was relative 100% theoretical density. Values mechanical durability on bend samples after HIP process were a bit worse than samples which were sinter freely.

19

Badanie elektroreologicznej zawiesiny Al2O3 w oleju silikonowym przy użyciu reometru statycznego

Osuchowski M., Witosławska I., Perkowski K., Witek A.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2010

|

R. 3, nr 6

44-55

PL

Elektroreolgiczne (ER) ciecze mogą być badane w różny sposób. Do badań można użyć klasycznego reometru rotacyjnego lub reometru oscylacyjnego. W przypadku użycia reometru oscylacyjnego zamiast krzywych płynięcia otrzymujemy moduł G* = G' + iG". Wartości składowych równania nie są ze sobą połączone i grają inne role. W artykule zaprezentowano metodę obliczania wartości modułu sprężystości w sposób bezpośredni. Wartość modułu zależy od natężenia pola elektrycznego, również pod wpływem pola elektrycznego ciecz elektroreologiczna może wykazywać różne odpowiedzi reologiczne na zewnętrzny bodziec naprężeniowy. W tych eksperymentach badano zawiesinę tlenku glinu w oleju silikonowym, przeprowadzono je na specjalistycznym reometrze charakteryzującym się bardzo niskim kątem obrotowym, natomiast badana ciecz reologiczna wykazywała 3 różne rodzaje reologicznej odpowiedzi na bodziec naprężeniowy, tj.: lepką, plastyczną i sprężystą.

EN

Electrorheological (ER) fluids can investigated on difference methods. We can use classical viscometer or we can use oscillatory machine. In oscillation methods we obtain complex module G* = G' + iG". Values of the components is not combine with themselves and play difference role. In this paper we can obtain value of elastic module by immediate method. Value obtained elastic module depend on value of electric field. Electrorheological (ER) fluids can show a few difference response on external incentive. In this experiments was investigated alumina suspension in silicone oil. The electroheological suspension were investigated used special rheometer which have very small angle of rotate. Investigation suspension gave 3 different rheological response on impulse stress i.e: viscous, plastic and resilient.

20

Otrzymywanie ceramicznych elektrolitów stałych do ogniw paliwowych

Osuchowski M., Jakubiuk T.

Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych

|

2008

|

R. 1, nr 2

23-38

PL

Ogniwa paliwowe, w przeciwieństwie do tradycyjnych metod, wytwarzają elektryczność bez spalania paliwa i utleniacza. Pozwala to na uniknięcie emisji szkodliwych związków, m.in. tlenków azotu, węglowodorów oraz tlenków węgla (powodujących powstawanie dziury ozonowej). Ceramiczne ogniwa paliwowe, w których jako elektrolit stały stosuje się roztwór stały tlenku cyrkonu (IV) z tlenkiem itru (ZrO2 + 8% Y2O3), pracują w temperaturze 1000 stopni C. Jednak wysokie temperatury pracy ograniczają ich funkcjonalności, podnoszą koszty wytwarzania, a także ograniczają miniaturyzację. Obniżenie temperatury pracy tych urządzeń do 600 - 750 stopni C jest celem strategicznym tej technologii. W niniejszym artykule opisano badania nad innym typem elektrolitu stałego. Jako substancję bazową użyto TiO2. Różnorodne dodatki zastosowane do TiO2 mogą zmieniać w szerokim zakresie przewodnictwo tego związku, a co najważniejsze - mogą wpływać na zależność temperaturową tego półprzewodnika. Możliwość kontroli przebiegu krzywej przewodnościowo-temperaturowej może być kluczem do obniżenia temperatur pracy SOP.

EN

The fuel cell makes electric field without burn fuel and oxidizer. This reason we have no emissions of harmful gases e.g. nitrogen oxides, hydrocarbons and carbon oxide (this gases to contribute hole in ozone layer). Ceramic fuel cell working in very high temperature to order 1000 stopni C because them are built from solid electrolyte such as zirconium dioxide with 8% admixture diyttrium trioxide. The high temperature working limited their function, rise built cost them and minimize. Reduce temperature work of ceramic fuel cell to order (600 -750 stopni C) is the main target of this technology. In this paper are written research different solid electrolyte such as titanium dioxide. We can change conductivity of titanium dioxide by using different admixtures. Admixtures can changing conductivity of titanium dioxide in wide range and they have influence on curve conductivity vs. temperature titanium dioxide. If we could change curve conductivity vs. temperature titanium dioxide it will be way to fall work temperature of Solid Oxide Fuel Cell.