Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Manufacturing of ZrO2-Ni graded composites via centrifugal casting in the magnetic field

Wachowski M., Kosturek R., Winkler H., Miazga A., Lada P., Kaszuwara W., Konopka K., Zygmuntowicz J.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2020

|

Vol. 68, nr 3

539--545

EN

The paper presents the possibility of fabricating ceramic-metal composites by an innovative method of centrifugal slip casting in the magnetic field. It was examined whether the use of this method would allow obtaining a gradient concentration of metal particles in the ceramic matrix. In the applied technique, the horizontal rotation axis was used. The study investigated the effect of solid phase content on the properties and microstructure of the products. Water-based suspensions with 35, 40, 45 and 50 vol.% of solid-phase content were prepared with 10 vol.% additional of nickel powder. The viscosity of prepared slurries was considered. The gradient distribution of nickel particles in the zirconia matrix was observed on SEM. Vickers hardness of ZrO2-Ni composites has been measured. The research revealed that the physical properties depend on the volume fraction of solid content and increase as the volume of solid content increases.

2

The Magnetic Entropy Changes in Pb Doped Ni-Mn-Cu-Ga Alloys

Sielicki K., Zygmuntowicz J., Wróblewski R., Leonowicz M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 2

823--825

EN

Effect of Pb addition on magnetocaloric properties of Ni50 Mn18,75 Cu6,25-aPbaGa25 (a = 1, 2, 3, 4, 5) alloys was investigated experimentally. The magnetic measurements conducted at low field of 4 kA/m showed that addition of Pb led to separation of the both transformation temperatures and significantly shifted the structural transition effect towards lower temperatures as well as increased the Curie temperature. The analysis of isothermal magnetic curves allowed for the calculation of magnetic entropychange (ΔSM). Although the peak values of |ΔSM| for alloys containing 4 and 5 at.% Pb, ~3 J/(kg*K) and ~1.5 J/(kg*K) respectively, are low they stretch over the structural transformation and Curie temperature, and are at least 30 K wide at half maximum height.

3

Effect of the Powder Consolidation Method Type on the Microstructure and Selected Properties of Al2O3-Cu-Ni Composite

Zygmuntowicz J., Wachowski M., Piotrkiewicz P., Kaszuwara W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 2

967--974

EN

The present research is focused on the characterization of the composites from Al2O3-Cu-Ni system. Two methods of ceramic-metal composite forming were applied: uniaxial powder pressing and Pulse Plasma Sintering (PPS). To obtain the samples the powder mixtures containing 85 vol.% of Al2O3 and 15 vol.% of metal powders were used. Influence of the sintering process on microstructure and mechanical properties of the two series of the composites was analyzed in detail. The selected physical properties of samples were characterized by Archimedes immersion method. Vickers hardness and the fracture toughness of the composites was determined as well. The microstructure of the composites was characterized by XRD, SEM, EDX. Fractography investigation was carried out as well. Independently on composite production method Al2O3, Cu, Ni, and CuNi phases were revealed. Fractography investigation results revealed different character of fracture in dependence of fabrication method. Pulse Plasma Sintered samples were characterized by higher crack resistance and higher Vickers hardness in comparison to the specimens manufactured by uniaxial pressing.

4

Microstructure and hardness of Al2O3-ZrO2-Ti composites

Rozbiegała E., Miazga A., Lada P., Zygmuntowicz J., Konopka K.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 1

57--62

EN

The aim of this work was to fabricate Al2O3-ZrO2-Ti composites by slip casting and to analyse the influence of a pure titanium addition on the microstructure and density of the composites. For this purpose, two groups of samples were prepared by slip casting, with and without titanium. Experiments were performed using the samples: Al2O3 + 10 vol.% ZrO2 and Al2O3 + 10 vol.% ZrO2 + 10 vol.% Ti. The composites were characterized by XRD and SEM. Moreover, the density was measured using the Archimedes method. The hardness was measured as well. The obtained composites had a homogeneous microstructure and high relative density. It was found that a phase transformation in ZrO2 occurred. The titanium content as a ductile phase can slightly reduce the Vickers hardness of the composites.

PL

Celem pracy było wytworzenie kompozytów Al2O3-ZrO2-Ti metodą odlewania z mas lejnych (slip-casting) oraz analiza wpływu dodatku czystego tytanu na mikrostrukturę i gęstość kompozytów. Przygotowano dwa zestawy próbek, różniących się brakiem lub obecnością dodatku tytanu: Al2O3 + 10% obj. ZrO2 oraz Al2O3 + 10% obj. ZrO2 + 10% obj. Ti. Wytworzone kompozyty charakteryzowano za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej oraz skaningowej mikroskopii elektronowej. Zagęszczenie kompozytów wyznaczono metodą Archimedesa, natomiast twardość zmierzono metodą Vickersa. W badanych kompozytach otrzymano jednorodną mikrostrukturę oraz wysokie zagęszczenie. Zauważono również obecność przemiany fazowej zachodzącej w dwutlenku cyrkonu. Dodatek fazy plastycznej w postaci tytanu nieznacznie obniżył gęstość oraz twardość badanych kompozytów.

5

Fabrication of Al2O3-Ni graded composites by centrifugal casting in an ultracentrifuge

Zygmuntowicz J., Zielant D., Suchecki P., Konopka K., Kaszuwara W.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 3

174--179

EN

The work explored the possibility of producing Al2O3-Ni gradient composites using non-absorbent molds in a high-speed centrifuge. As a result of the centrifugal force, the mass was compacted and the solvent was separated from the solid part. The influence of rotational speed and the change in the solid phase content in the slurry on the obtained microstructure of the composites was investigated. The produced composites were characterized on the basis of macroscopic observations of the obtained samples immediately after the casting process (green body) and after the sintering process. To determine the gradient of the metallic phase, the observations were made on cross sections of the samples. Densification of the sinters was determined by the Archimedes method. The obtained results showed that using an appropriate correlation of technological parameters, i.e. rotational speed and solid phase content in the slurry, enables the fabrication of Al2O3-Ni composites with a microstructure gradient by the centrifugal casting method using non-absorbent forms. It was found that with an increase in the solid phase content in the mass, a clear boundary is formed which separates the area containing only ceramic (Al2O3) and metallic (Ni) particles.

PL

W ramach pracy zbadano możliwość wytwarzania kompozytów gradientowych Al2O3-Ni z zastosowaniem form nienasiąkliwych. W tym celu zastosowano wirówkę wysokoobrotową. W wyniku działania siły odśrodkowej nastąpiło zagęszczenie masy poprzez odseparowanie rozpuszczalnika od części stałej. Zbadano wpływ prędkości obrotowej oraz zmianę zawartości fazy stałej w masie lejnej na uzyskaną mikrostrukturę kompozytów. Wytworzone kompozyty scharakteryzowano na podstawie obserwacji makroskopowych uzyskanych próbek bezpośrednio po procesie odlewania, jak również po procesie spiekania. Przeprowadzono obserwacje wzdłuż przekroju poprzecznego próbek w celu określenia gradientu rozmieszczenia fazy metalicznej. Zagęszczenie spieków oceniono poprzez pomiar gęstości metodą Archimedesa. Uzyskane rezultaty pokazały, że zastosowanie odpowiedniej kombinacji parametrów technologicznych, tj. szybkości obrotowej oraz zawartości fazy stałej w masie lejnej, umożliwia wytworzenie metodą odlewania odśrodkowego, przy użyciu form nienasiąkliwych, kompozytów Al2O3-Ni z gradientem mikrostruktury. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem zawartości fazy stałej w masie lejnej powstaje wyraźna granica rozdzielająca obszar zawierający cząstki ceramiczne (Al2O3) oraz metaliczne (Ni).

6

Al2O3-Mo functionally graded material obtained via centrifugal slip casting

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

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 2

73--77

EN

Al2O3-Mo functionally graded material (FGMs) was fabricated successfully by a centrifugal slip casting method. An aqueous ceramic slurry containing 50 vol.% of the solid phase and including 10 vol.% of the molybdenum particles was made. Consolidation was performed by using a centrifugal slip casting process at 3000 rpm for 1.5 h. The morphology and chemical composition of the produced composite were analysed using a scanning electron microscope equipped with an EDS detector. Moreover, the X-ray diffraction was made. The microstructural observation and the stereological analysis confirmed that the molybdenum particles are distributed in the material in a gradient way.

PL

Funkcjonalny materiał gradientowy z układu Al2O3-Mo zostały wytworzony metodą odlewania odśrodkowego mas lejnych. Wodną zawiesinę o zawartość fazy stałej 50% obj. przygotowano na bazie tlenku glinu i proszku molibdenu (10% obj.). Próbki formowano metodą odlewania odśrodkowego; parametry procesu były następujące: v - 3000 obr./min, czas - 1,5 godz. Charakterystyka mikrostruktury oraz składu chemicznego wytworzonego kompozytu została wykonana przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego z detektorem EDS. Przeprowadzono analizę fazową (XRD) kompozytu. Obserwacje mikrostruktury oraz analiza stereologiczna potwierdziły gradientowe rozmieszczenie cząstek molibdenu w wytworzonym kompozycie.

7

Surface layer structure of Al2O3-Ni graded composites depending on gypsum mold porosity

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

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 1

37--40

EN

The paper presents the influence of gypsum mold porosity as one of the process parameters allowing change in the gradient microstructure of composites obtained by centrifugal slip casting (CSC). This method combines the effects of slip casting and centrifugation. Composites made by centrifugal slip casting have the shape of hollow cylinders. Three types of gypsum molds with different porosity were used in the experiment. Alumina matrix graded composites with nickel particles were investigated. Slurries with a 45 vol.% solid content were consolidated using centrifugation at 1700 rpm. The composite properties were characterized using X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Selected physical properties of the sintered specimens were measured by the Archimedes method. Applying a reductive atmosphere (H2/N2) during sintering averted the formation of NiAl2O4. The research showed that the use of different gypsum molds has an influence on the microstructure of Al2O3-Ni composites. The presented results revealed that with an increase in gypsum mold porosity, the width of the zone with nickel particles in the composites increases. It was found that the maximum width of the zone with the metal particles was obtained by the composites produced using the gypsum mold with the highest porosity.

PL

Przedstawiono wpływ porowatości formy gipsowej jako jeden z parametrów procesu umożliwiający zmianę mikrostruktury gradientowej kompozytów otrzymanych w wyniku odlewania odśrodkowego mas lejnych. Metoda ta łączy w sobie odlewanie mas lejnych z działaniem siły odśrodkowej. Kompozyty wytwarzane metodą odlewania odśrodkowego mas lejnych charakteryzują się cylindrycznym kształtem. W eksperymencie do wytworzenia kompozytów zastosowano trzy rodzaje form gipsowych, różniące się między sobą porowatością. Zostały zbadane kompozyty o osnowie Al2O3 z cząstkami Ni. Zawiesiny o zawartości 45% obj. fazy stałej zostały skonsolidowane w procesie odlewania odśrodkowego przy prędkości 1700 obrotów na minutę. Kompozyty scharakteryzowano za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej oraz skaningowego mikroskopu elektronowego. Wybrane właściwości fizyczne spieków zostały wyznaczone za pomocą metody Archimedesa. Zastosowanie atmosfery redukującej (H2/N2) podczas procesu spiekania prowadzi do uniknięcia pojawienia się fazy NiAl2O4. Badania wykazały, że zastosowanie różnych form gipsowych ma wpływ na mikrostrukturę kompozytów Al2O3-Ni, a w szczególności na grubość warstwy wierzchniej. Przedstawione wyniki wskazują, że wraz ze wzrostem porowatości formy gipsowej zwiększa się szerokość strefy zawierającej cząstki niklu w kompozytach. Stwierdzono, że kompozyt charakteryzujący się maksymalną szerokość strefy zawierającej cząstki metalu wytworzono przy użyciu formy gipsowej o najwyższej porowatości.

8

Characterization of zirconia composites with nickel particles

Zygmuntowicz J., Miazga A., Łoś J., Konopka K.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 2

109--113

EN

The aim of this paper was to characterize the microstructure and selected properties of Ni-3YSZ composites. The composites were prepared from a powder mixture containing 90 vol.% ZrO2 and 10 vol.% nickel powder. In the experiments the following powders were used: ZrO2 powder stabilized by 3 mol% Y2O3 from TOSOH ZIRCONIA 3YSZ of an average particle size less than 100 nm and density 6.05 g/cm3 and Ni powder from Sigma-Aldrich of an average particle size 1.5 µm and density 8.9 g/cm3. The samples were formed by uniaxial pressing. Two series of samples were fabricated with different sintering temperatures: series I was sintered at 1400°C and series II was sintered at 1600°C. The sintering process was conducted in an argon atmosphere. The structure of the samples was examined by X-ray diffraction (XRD) after sintering. The microstructure of the composites was investigated by scanning electron microscopy (SEM). The chemical composition was examined by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The selected physical properties of the prepared composites was measured by the Archimedes method. The hardness was measured using Vickers hardness testing. Based on the hardness measurements the KIC values were determined. Uniaxial pressing and the sintering method enabled the manufacture of Ni-3YSZ composites. The microstructure observation revealed homogeneous distribution of the Ni particles in the ZrO2 matrix in both series. The XRD patterns of the composites after sintering at 1400°C (series I) and 1600°C (series II) show that the composites consisted of three phases: t-ZrO2, m-ZrO2 and Ni. It was found that the temperature of 1400°C is not sufficient to obtain Ni-3YSZ composites with a high relative density.

PL

Celem pracy było określenie mikrostruktury i wybranych właściwości kompozytów Ni-3YSZ. Kompozyty wytwarzano z mieszaniny proszku zawierającej: 90% obj. ZrO2 i 10% obj. proszku Ni. W eksperymencie zastosowano następujące proszki: proszek ZrO2 stabilizowany 3% mol Y2O3, firmy TOSOH ZIRCONIA 3YSZ o średniej wielkości cząstek mniejszej niż 100 nm i gęstości 6,05 g/cm3 oraz proszek Ni firmy Sigma-Aldrich o średnim rozmiarze cząstek 1,5 μm i gęstości 8,9 g/cm3. Próbki zostały uformowane w wyniku prasowanie jednoosiowego. Przygotowano dwie serie próbek o różnych temperaturach spiekania: serię I spiekano w temperaturze 1400°C, a serię II spieczono w temperaturze 1600°C. Proces spiekania prowadzono w atmosferze ochronnej argonu. Za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) określono skład fazowy wytworzonych kompozytów. Mikrostrukturę kompozytów zbadano z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Skład chemiczny określono za pomocą spektrometru dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDS). Wybrane właściwości fizyczne przygotowanych kompozytów zostały zmierzone z użyciem metody Archimedesa. Twardości kompozytów określono metodą Vickersa. Na podstawie pomiarów twardości wyznaczono wartość odporności na kruche pękanie (KIC). Metoda prasowania jednoosiowego pozwoliła na wytwarzanie kompozytów Ni-3YSZ. Obserwacje mikrostruktury ujawniły jednorodne rozmieszczenie cząstek Ni w osnowie ZrO2 w obydwu seriach. Na podstawie analizy fazowej stwierdzono, że wytworzone kompozyty po procesie spiekania w 1400°C (seria I) oraz 1600°C (seria II) charakteryzowały się obecnością trzech faz: t-ZrO2, m-ZrO2 i Ni. Stwierdzono, iż temperatura 1400°C nie wystarcza do uzyskania kompozytów Ni-3YSZ o wysokiej gęstości względnej.

9

Formowanie kompozytów gradientowych z układu ceramika-metal metodą odlewania odśrodkowego

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

Szkło i Ceramika

|

2016

|

R. 67, nr 5

13--17

PL

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.

EN

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.

10

Processing and characterization of ceramic–metal composites obtained by centrifugal slip casting

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

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 5

240--244

EN

Hollow shaped cylinders have been prepared from alumina–nickel composites with a gradient distribution of Ni by centrifugal slip casting method from water based slurries containing Al2O3 and Ni powders, and sintered at 1400°C in reducing N2/H2 atmosphere. No new phases like nickel aluminate spinel were revealed by X-ray diffraction in the Al2O3–Ni graded composites. Scanning electron microscopy (SEM) observations showed the presence of gradient distribution of Ni particles within the cross-section of the samples. Hardness tests confirmed that the nickel particles are distributed in the composite in a gradient way.

PL

Celem pracy było wytworzenie metodą odlewania odśrodkowego mas lejnych kompozytów Al2O3–Ni z gradientem cząstek metalicznych. Scharakteryzowano mikrostrukturę oraz wybrane właściwości uzyskanych materiałów. Przeprowadzono badania twardości wytworzonych kompozytów. Badanie mikrostruktury próbek po obciążeniu pozwoliło na określenie przebiegu drogi oraz mechanizmu pękania. W celach porównawczych badania twardości zostały wykonane także dla próbek jednorodnych z Al2O3.

11

ZrO2-Ni composites : properties and characterization

Zygmuntowicz J., Falkowski P., Miazga A., Konopka K.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 4

249--254

EN

In recent years dynamic progress has been seen in almost all areas of engineering materials. It has contributed to the development of new, innovative materials such as composite materials. Nowadays, a great deal of research is focused on ceramic/metal composites due to their potential to be used in many applications. An example of such a material is ZrO2-Ni composites. This paper describes ZrO2-Ni composites formed by uniaxial pressing and sintering in an argon atmosphere. The microstructure, selected physical and mechanical properties such as hardness, fracture toughness and the biaxial strength of the composites were investigated. The sintered composites had a relative density close to 99% of the theoretical density. The distribution of the component phases was uniform. It was found that the presence of Ni particles affects the mechanical properties of the ZrO2 matrix. It was also revealed that the composites exhibit a lower bending strength than ceramic materials obtained under the same conditions. The composites show a decrease in hardness in regard to the hardness of monolithic ZrO2. The presence of Ni particles in the composites causes dissipation of propagating crack energy, which results in an increased fracture toughness value measured for ZrO2-Ni composites in comparison to the value obtained for monolithic zirconia.

PL

Dynamiczny postęp, jaki miał miejsce w ostatnich latach, widoczny jest praktycznie w każdym obszarze inżynierii materiałowej. Przyczynił się on do opracowania nowych materiałów, takich jak materiały kompozytowe. Obecnie, wiele badań dotyczy kompozytów ceramika/metal ze względu na ich duży potencjał aplikacyjny. Przykładem materiału z tej grupy jest kompozyt ZrO2-Ni. W artykule opisano kompozyty o osnowie tetragonalnego tlenku cyrkonu z dodatkiem niklu formowane na drodze prasowania jednoosiowego oraz spiekane w atmosferze argonu. W pracy opisano mikrostrukturę, wybrane właściwości fizyczne oraz właściwości mechaniczne, takie jak: twardość i odporność na kruche pękanie oraz wytrzymałość mechaniczną na zginanie otrzymanych spieków. Otrzymane spieki charakteryzowały się gęstością względną na poziomie 99% gęstości teoretycznej oraz jednorodnym rozmieszczeniem obu faz w mikrostrukturze kompozytu. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono wpływ cząstek Ni na właściwości mechanicznych ZrO2. Stwierdzono, że kompozyty wykazują niższą wytrzymałość na zginanie niż materiały ceramiczne uzyskiwane w tych samych warunkach. Kompozyty wykazują spadek twardości w odniesieniu do twardości monolitycznego ZrO2. Obecność Ni w kompozytach prowadzi do rozpraszania energii pęknięcia, co powoduje wzrost wartości odporności na kruche pękanie kompozytów ZrO2-Ni w porównaniu do wartości uzyskanych dla monolitycznego ZrO2.

12

Fabrication of graded alumina-nickel composites by centrifugal slip casting

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

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 1

3--7

EN

Microstructural graded hollow cylinders were processed and characterized using the developed method called centrifugal slip casting (CSC). Water based slurries containing alumina and nickel powders were tested in this work. Two series were produced by the CSC technique at mould rotational speeds of 1000 rpm. The samples were prepared with a solid content of 50 vol.% with 10 and 20 vol.% nickel particles with respect to the total solid volume, respectively. The microstructure along the radial direction of a cross-sectional sample was presented. No new phases were observed after sintering. Microstructural observation and EDS analysis showed two zones with various concentrations of Ni particles in both series along the radial direction of the cylinders.

PL

Z użyciem metody odlewania odśrodkowego mas lejnych wytworzono próbki w kształcie walca, które następnie scharakteryzowano. W niniejszej pracy badano zawiesiny wodne zawierające tlenek glinu oraz nikiel. Dwie serie zostały wytworzone techniką odlewania odśrodkowego z mas lejnych przy prędkości obrotowej 1000 rpm. Przygotowano próbki o zawartości 50% objętościowo zawartości fazy stałej, w tym udział fazy metalicznej wynosił odpowiednio 10 oraz 20% objętościowo. Przeprowadzono obserwacje mikrostruktury wzdłuż kierunku promieniowego na przekroju poprzecznym próbek. Nie zaobserwowano nowych faz po spiekaniu. Obserwacja mikrostruktury i analizy EDS wykazały obecność dwóch stref o różnej koncentracji cząstek Ni w obydwu seriach wzdłuż kierunku promieniowego cylindra.

13

Quantitative Description of the Spinel Phase (NiAl2O4) Located into Al2O3 Matrix

Zygmuntowicz J., Miazga A., Konopka K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2B

953--956

EN

The presented work focuses on the quantitative description of the spinel phase (NiAl2O4) located into Al2O3 matrix. Three series of samples were prepared. Series I, II and III containing following amount of nickel powder: 0.21% vol, 0.43% vol and 1.3% vol respectively. In order to obtain nickel aluminate spinel sintering was carried out in an oxidizing atmosphere (air). Based on the SEM observation and XRD analysis the presence of spinel phase was confirmed in all samples. Difference in volume fraction of the Ni in the compacts before sintering, resulted in the different content of the spinel phase in the final material. All tested composites were characterized by homogeneous distribution of NiAl2O4 in the whole volume of the material. The purpose of the study was also the use the stereological analysis to determine the shape parameters of new phase.

14

Forming graded microstructure of Al2O3-Ni composite by centrifugal slip casting

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

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 1

44--47

EN

The aim of this study is to examine the possibility of fabricating ceramic-metal composites with a gradient concentration of metal particles from the Al2O3-Ni system. As the method of composite fabrication, centrifugal slip casting (CSC) was chosen. This method is a technique for powder processing, that combines the effects of slip casting and centrifugal casting. In this work one variant of the centrifugal casting method was used. The horizontal rotation axis was applied. Aqueous based slurries (with 50 vol.% content of solid phase) consisting of alumina and nickel powder (10 vol.%) were tested. The macroscopic as well SEM observations confirmed the gradient concentration of nickel particles in the composites.

PL

Celem niniejszej pracy było zbadanie możliwości wytwarzania kompozytów ceramiczno-metalowych z gradientem stężenia cząstek metalu z układu Al2O3-Ni. Jako metodę wytwarzania kompozytów wybrano odlewanie odśrodkowe mas lejnych (CSC). Metoda ta jest techniką przetwarzania proszku, która łączy w sobie metody: odlewania z gęstwy oraz odlewanie odśrodkowe. W pracy zastosowano metodę odlewania odśrodkowego w układzie z poziomą osią obrotu. Wodną zawiesinę o zawartość fazy stałej 50% obj. przygotowano na bazie tlenku glinu i proszku niklu (10% obj.) Makroskopowe oraz mikroskopowe obserwacje potwierdziły uzyskanie materiału z gradientem stężenia cząstek niklu.

15

Morphology of nickel aluminate spinel (NiAl2O4) formed in the Al2O3-Ni composite system sintered in air

Zygmuntowicz J., Miazga A., Konopka K.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 2

106--110

EN

The aim of this paper was to characterize the microstructure, especially the morphology of NiAl2O4 spinel phase in Al2O3-Ni composite system. The composites were prepared from the powder mixture contains: 90 vol. % of Al2O3 and 10 vol. % of nickel powder. Two series of samples were prepared: Series I with addition of nickel powder of average particle size 8.5 µm and Series II with addition of nickel powder of average particle size 1.5 µm. The presence of the spinel phase in composites was confirmed by both Xr-ay phase analysis and SEM observations. All tested samples were characterized by homogeneous distribution of NiAl2O4 phase in the whole volume of the material. The spinel has on oval shape with characteristic void inside. Two areas of spinel phase were identificated. The inner part is compact and consisted of large grains of spinel. In contrast, the outer part is porous and consisted of smaller grains of spinel. In aim to describe the spinel morphology the stereological analysis was done. Results showed that there is no evident influence of Ni initial grain powder size on the spinel formation and morphology. Formation of the spinel retarded the densification of the composites of Al2O3-Ni system.

PL

Celem niniejszej pracy była charakterystyka mikrostruktury, w szczególności morfologii fazy spinelowej NiAl2O4 w kompozytach z układu Al2O3-Ni. Wykonano dwie serie próbek różniących się między sobą średnią wielkością wyjściowo zastosowanych cząstek proszku niklu. Do przygotowania Serii I wykorzystano nikiel o średniej wielkości cząstek 8,5 µm, natomiast w II Serii użyto cząstek o średniej wielkości 1,5 µm. Na podstawie obserwacji SEM stwierdzono obecność fazy spinelowej w każdej z badanych serii, potwierdziły to również wyniki rentgenowskiej analizy fazowej badanych kompozytów. Wszystkie badane spieki cechowały się jednorodnym rozmieszczeniem fazy NiAl2O4 w całej objętości kompozytu. Faza spinelowa posiada owalny kształt z pustką w środku. Wyróżnić można dwa obszary. Wewnętrzny obszar spinelu jest zwarty i składa się z dużych ziaren spinelu. Przeciwnie, zewnętrzny obszar jest porowaty i złożony z drobniejszych ziaren spinelu. Do opisu morfologii spinelu została użyta analiza stereologiczna. Na podstawie tej analizy stwierdzono, że rozmiar użytego proszku Ni nie wpływa na formowanie i morfologię wytworzonego spinelu. Ponadto stwierdzono, że obecność fazy spinelowej utrudnia zagęszczenie kompozytu.

16

Wykorzystanie metody enzymatycznej do badania rozpuszczalności tlenu w ciekłych perfluorozwiązkach

Pilarek M., Zygmuntowicz J., Dąbkowska K., Moniuk W.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2013

|

Nr 5

467--468

PL

Opracowano metodę enzymatyczną pomiaru stężenia 02 w perfluorodeka- linie (PFD) poprzez wykorzystanie układu następczych reakcji katalizowanych przez oksydoreduktazy. Metodyka pozwala określić stężenie 02 w próbie PFD o objętości rzędu mikro litrów. Wyznaczono wartości objętościowych współczynników wnikania masy w fazie gazowej i ciekłej w dwufazowym układzie PFD-tlen/powietrze.

EN

An enzymatic method for the determination of 02 solubility in perfluoro- decalin (PFD) and based on the system of two reactions catalysed by oxi- doreductases was elaborated. The proposed method enables one to determine the 02 concentration in PFD microliter-scale samples. Volumetric mass transfer coefficients in gas and liquid phases for the PFD-oxygen/air two-phase system were calculated.