Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modyfikowane materiały WC-Co wytwarzane metodą Spark Plasma Sintering

Laszkiewicz-Łukasik Jolanta, Reszka Grzegorz, Klimczyk Piotr, Putyra Piotr, Wyżga Piotr, Figiel Paweł, Kalinka Andrzej, Jaworska Lucyna

Materiały Ceramiczne

|

2020

|

T. 72, nr 2

77--90

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań ceramicznych materiałów o osnowie węglika wolframu, wytwarzanych metodą spiekania prądem impulsowym – Spark Plasma Sintering. Przedmiotem badań była ceramika o osnowie WC-Co przeznaczona na narzędzia skrawające lub matryce. Celem badań było opracowanie składów materiałów oraz zastosowanie metody SPS w małoseryjnym procesie produkcyjnym elementów maszyn. Badano właściwości spieków otrzymywanych zarówno z komercyjnych mieszanek WC-Co, jak również z nowoopracowanych mieszanek kompozytowych na bazie komercyjnych, modyfikowanych dodatkami faz metalicznych (stop kowar Fe/Ni/Co, Co), ceramicznych (wiskery SiC, włókna Al2O3, TiB2, B4C, Ti3SiC2), supertwardych (cBN) i grafenu. Dla każdego materiału zoptymalizowano parametry spiekania pozwalające na otrzymanie wymaganych właściwości fizycznych i mechanicznych (w tym gęstości pozornej, modułu Younga, twardości, odporności na pękanie i odporności na zużycie ścierne). Najlepszymi właściwościami odznaczał się materiał węglikowy G35N z dodatkiem 4% mas. włókien Al2O3. Taki dodatek włókien Al2O3 spowodował zwiększenie twardości węglika G35N z 1190 HV30 do 1510 HV30 przy zachowaniu jego odporności na pękanie na poziomie 16-17 MPa•m1/2. Natomiast zastosowanie fazy metalicznej Fe-Ni-Co jako modyfikatora węglika H10 spowodowało zwiększenie odporności na pękanie KIC z 9,7 MPa•m1/2 do 16,4 MPa•m1/2.

EN

The paper presents the results of research on ceramic materials with a tungsten carbide matrix produced by the method of sintering with pulse current – Spark Plasma Sintering. The subject of the research was ceramics with a WC matrix designed for cutting tools or dies. The aim of the research was to develop material compositions and to use SPS method in the production process of a small batch of machine parts. The properties of the sinters obtained from commercial WC-Co and from newly-designed composite materials based on commercial mixtures modified with the addition of metallic (Fe/Ni/Co, Co), ceramic (SiC whiskers, Al2O3 fibres, TiB2, B4C, Ti3SiC2), and super-hard (cBN) phases, and graphene were investigated. For each material, the sintering parameters were optimized to obtain the required physical and mechanical properties (including apparent density, Young’s modulus, hardness, fracture toughness and abrasion resistance). The best properties were obtained for the G35N carbide material with the addition of Al2O3 fibres (4 wt%). Such an addition of Al2O3 fibres increased the hardness of G35N carbide from 1190 HV30 to 1510 HV30 while maintaining its fracture toughness at 16-17 MPa•m1/2. In the case of H10 carbide material, the use of the metallic phase Fe-Ni-Co as a modifier resulted in the increase in fracture toughness KIC from 9.7 MPa•m1/2 to 16.4 MPa•m1/2.

2

Supporting Body Material for Ceramic Diamond Grinding Tools

Staniewicz-Brudnik Barbara, Figiel Paweł, Skrabalak Grzegorz, Karolus Małgorzata

Journal of Applied Materials Engineering

|

2020

|

Vol. 60, iss. 2-3

47--52

EN

The characteristics of abrasive tools (the type of grinding wheel, granulation of the super hard grain, type of structure, hardness, and the type of binder) contain information on the type of supporting body materials used (e.g., dural, ceramic, steel). In this work, diamond wheels were obtained on ceramic supporting bodies, containing a sintered mixture of white alumina 99A granulation F320, green silicon carbide 99A granulation F320, and binder Ba23 bis, together with modifiers. The mechanical properties (hardness, bending strength) of ceramic supporting bodies were tested. The structure of the phase boundary of the ceramic supporting body–abrasive grinding tool was analyzed on a BEC (backscattered electron composition) image by using SEM (Scanning Electron Microscopy). It was found that the hardness of the supporting body was slightly lower (70–75 HRB) than the diamond wheels (76–81 HRB). The bending strength of the supporting bodies was high (85 2 MPa). The BEC image from the scanning microscope did not show a sharp transition between the ceramic supporting body and the grinding wheel. Preliminary operational tests showed significant improvement in grinding wheel efficiency in comparison to diamond tools with the same ceramic binder on a duralumin supporting body during machining of G30 sintered carbide bush.

3

Spiekanie ceramiki azotkowej metodą SPS

Wyżga Piotr, Klimczyk Piotr, Cyboroń Jolanta, Figiel Paweł

Mechanik

|

2019

|

R. 92, nr 5-6

366--370

PL

Ze względu na wyjątkowe właściwości ceramiki azotkowej jest ona bardzo często wykorzystywana w szeroko pojętej technice. Otrzymywanie wyrobów z azotku krzemu wiąże się jednak z koniecznością stosowania zaawansowanych metod, gdyż ten materiał jest trudno spiekalny. W wyniku spiekania prądem impulsowym SPS/FAST (spark plasma sintering/field assisted sintering technique) otrzymano gęste spieki ceramiczne z układu Si3N4-Al2O3-Y2O3. Parametry spiekania mieszanki zoptymalizowano tak, aby uzyskać możliwie najwyższe parametry spieków, takie jak: gęstość, moduł Younga, twardość i odporność na pękanie. W ramach pracy analizowano wpływ ciśnienia i prądu impulsowego, stosowanych w metodzie SPS/FAST, na spiekalność oraz na wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne otrzymanych materiałów. Celem wprowadzenia do osnowy Si3N4 dodatków Al2O3 i Y2O3 była aktywacja trudno spiekalnego proszku azotku krzemu i w konsekwencji – osiągnięcie wysokiej gęstości otrzymanego spieku. Najlepszymi właściwościami charakteryzował się spiek otrzymany w temperaturze 1700°C i pod ciśnieniem 63 MPa; czas wytrzymania w temperaturze spiekania wynosił 15 min. Gęstość uzyskanej próbki osiągnęła 98% wartości teoretycznej, a pozostałe parametry wynosiły: moduł Younga – 298 GPa, twardość Vickersa – 17,7 GPa, odporność na pękanie powierzchniowe – 6 MPa∙m1/2.

EN

Due to the unique properties of ceramics materials based on nitride, it could be used in the broadly understood technique. However, obtaining silicon nitride materials requires it to use the advanced methods of manufacturing, mostly because this material is difficult to sinter. Dense ceramic sinters were obtained from the system Si3N4-Al2O3-Y2O3 by applied pulsed current – SPS/FAST method (spark plasma sintering/field assisted sintering technique). The sintering parameters of the initial mixture were optimized to obtain the highest possible sinter properties, such as: density, Young’s modulus, hardness and fracture toughness. In the presented work the influence of pressure and pulse current, used in the SPS/FAST method, on sinterability and on selected physical and mechanical properties of the obtained materials was analyzed. The purpose of introducing the Al2O3 and Y2O3 additions to the Si3N4 matrix was to activate the hard-to-sinter silicon nitride powder and consequently to achieve a high density of the sintered samples. The best properties were characterized by sinter obtained in 1700°C and under pressure 63 MPa; the holding time at sintering temperature was 15 min. The density of the obtained sample has reached 98% theoretical value, and the other parameters were: Young’s modulus – 298 GPa, Vickers hardness – 17,7 GPa, fracture toughness – 6 MPa∙m1/2. KEYWORDS: Si3N4, SPS sintering, Young’s modulus, hardness

4

Selective Laser Melting of H13-TiB2 metal matrix composites - the role of volumetric energy density

Grzesiak Dariusz, AlMangour Bandar, Figiel Paweł, Fryska Sebastian

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2019

|

no. 1

47--52

EN

The paper presents an analysis of the impact of the volumetric energy density delivered during the Selective Laser Melting (SLM) of a mixture of H13 tool steel powder and microcrystalline TiB2 , on the properties of the obtained metallic matrix composite. The results of measurements of density and hardness as well as microscopic analysis of six variants of the obtained composite, differing in the value of energy density provided by the laser beam and the number of passes of this beam on each fused layer, are presented. The results show that, in the case of a metallic matrix composite, the increase in the volumetric energy density supplied during the SLM process can lead to the deterioration of the material properties.

PL

Artykuł przedstawia analizę wpływu objętościowej gęstości energii dostarczanej podczas selektywnego stapiania laserowego mieszaniny proszku stali H13 oraz mikrokrystalicznego TiB2 na właściwości uzyskanego w ten sposób kompozytu w osnowie metalicznej. Przedstawiono wyniki pomiarów gęstości i twardości oraz analizę mikroskopową sześciu wariantów otrzymanego kompozytu, różniących się wartością gęstości energii dostarczonej przez wiązkę lasera i ilością przejść tej wiązki na każdej stapianej warstwie. Wyniki pokazują, że w przypadku kompozytu w osnowie metalicznej zwiększanie objętościowej gęstości energii dostarczanej przy stapianiu może prowadzić do pogorszenia właściwości materiału.