Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Hybride Composite Armour Systems with Advanced Ceramics and Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) Fibres

Fejdyś M., Kośla K., Kucharska-Jastrząbek A., Landwijt M.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 3 (117)

79--89

EN

The aim of the research was to develop a new concept of hybride composite armour systems consisting of a ceramic and fibrous composite. Depending on the requirements for ballistic protection, armour systems may be designed to various configurations and weights based on the most suitable ceramic materials and backing. The article describes the development of a hybrid ceramic - multi-layered ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) composite armour made from silicon carbide (SiC) or aluminium oxide (Al2O3) of different thicknesses (3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 17.27 and 13.35 mm) and shapes (hexagonal and cylindrical) in combination with a polyethylene fibrous composite. Additionally research work developed a confinement system for the hybrid ceramic - multi-layered UHMWPE composite armour which significantly improves the ballistic performance of composite armour by creation of a uniform compression condition of the ceramic and by reducing its fragmentation upon impact. The ballistic armour strength was tested according to the PN-V-87000:2011, NIJ 0101.04 standard and NATO STANAG 4569 (AEP-55 Vol.1) standard for protection against more than one shot (multi-hit). The hybrid ceramic - multi-layered UHMWPE composite armour was combined with basic fibrous ballistic armours which exhibited a ballistic strength compatible with level IIIA according to the NIJ 0101.04 standard and classes K2 and O3 according to the PN-V-87000: 2011 standard.

PL

Celem badań było opracowanie nowej koncepcji hybrydowych, kompozytowych układów balistycznych na bazie ceramiki oraz kompozytów włóknistych. W zależności od wymagań ochrony balistycznej, układy balistyczne projektowano w różnych konfiguracjach i masach, wykorzystując odpowiednie materiały ceramiczne i te przeznaczone na tylną cześć pancerza. W artykule przedstawiono wyniki prac mające na celu opracowanie hybrydowych ceramiczno-polietylenowych kompozytów balistycznych wykonanych z ceramiki na bazie węglika krzemu (SiC) i tlenku glinu (Al2O3) o różnej grubości (3.0 mm, 3.5 mm 4.0 mm, 4.5 mm, 17.27mm, 13.35 mm) oraz kształcie (heksagonalny i cylindryczny), w połączeniu z włóknistym kompozytem polietylenowym. Dodatkowo praca badawcza doprowadziła do opracowania systemu zabezpieczającego hybrydowe ceramiczno-polietylenowe kompozyty balistyczne, który znacząco poprawił skuteczność balistyczną pancerzy kompozytowych poprzez wytworzenie jednorodnych warunków kompresji ceramiki, a także dzięki zmniejszeniu jej fragmentacji po uderzeniu. Badania odporności balistycznej pancerzy prowadzono zgodnie z normą PN-V-87000:2011, NIJ 0101.04 oraz procedurą badawczą opartą na normie NATO STANAG 4569 (AEP-55 Vol.1) w zakresie ochrony przed więcej niż jednym strzałem (multi-hit). Badania balistyczne hybrydowych ceramiczno-polietylenowych kompozytów balistycznych prowadzono w zestawieniu z opracowanymi podstawowymi włóknistymi pancerzami balistycznymi, wykazującymi odporność balistyczną zgodną z poziomem IIIA normy NIJ 0101.04 oraz klasami K2 i O3 wg PN-V-87000:2011.

2

Effect of alumina nanopowder admixture on consolidation of 3Y2O3-ZrO2 micropowder in prosthodontic application context

Łabuz A., Lach R., Moskała N., Pyda W.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 2

98-104

EN

Zirconia micropowder stabilized with 3 mol% yttrium oxide is used to produce bisques, being the pre-sintered blanks intended for the manufacturing of all-ceramic dental restorations. The bisques should be characterized by mechanical strength and fracture toughness suitable for the precise milling of thin-walled items afterwards sintered to full density, ensuring good performance. The aim of this research was to study the effect of a 0.2 mass% nano-Al2O3 addition to the TZ-3Y Tosoh powder on its behaviour during low and high-temperature consolidation, and on the properties of green compacts, bisque-sintered and fully-sintered TZP materials. The bisque-sintered materials were manufactured at 500÷900°C, and characterized in terms of their densification, mechanical strength, hardness and fracture toughness, and compared to the Cercon and ICE Zirconia green materials. The materials sintered at 1200÷1550°C were analysed to show the influence of the alumina addition and presintering temperature on the densification and microstructure. Comparison was also made to sintered bodies derived from the Cercon and ICE Zirconia materials. Both unmodified and Al2O3 modified TZ-3Y powder can be used for the fabrication of bisques for dental applications. An increase in strength and hardness of the bisques with a pre-treatment temperature was observed, and it significantly affected their behaviour during milling; the bisques pre-sintered at 700 and 900°C showed the best machining properties. The addition of 0.2 mass% nano-Al2O3 to the TZ-3Y powder contributed to lowering the final sintering temperature, and to obtaining a microstructure analogous to the Cercon derived one.

PL

Proszek dwutlenku cyrkonu, stabilizowanego dodatkiem 3% mol. tlenku itru, znalazł zastosowanie do produkcji biskwitów przeznaczonych do wytwarzania podbudów pełnoceramicznych uzupełnień protetycznych. Biskwity poddawane są obróbce mechanicznej, dlatego powinny cechować się odpowiednią wytrzymałością mechaniczną i odpornością na kruche pękanie, aby mo?liwe było frezowanie precyzyjnych cienkościennych elementów. Etapem końcowym jest spiekanie wyfrezowanych podbudów do pełnego zagęszczenia w celu nadania odpowiednich właściwości użytkowych. W pracy przedstawiono wpływ dodatku 0.2% mas. nanometrycznego Al2O3 na konsolidację do postaci biskwitów i gęstych spieków komercyjnego mikroproszku cyrkoniowego TZ-3Y (Tosoh), a otrzymane wyniki porównano z prezentowanymi przez polikryształy tetragonalnego dwutlenku cyrkonu (TZP) pochodzące z proszku niemodyfikowanego dodatkiem tlenku glinu oraz przez materiały handlowe - Cercon i ICE Zirconia, stosowane w technice dentystycznej. Biskwity materiałów TZP modyfikowanych i niemodyfikowanych dodatkiem nano-Al2O3 otrzymywano na drodze prasowania i wstępnego spiekania w temperaturach 500, 700 i 900°C przy czasie wytrzymania 0,5 h. Aby ocenić przydatność do obróbki mechanicznej, biskwity charakteryzowano pod względem stopnia zagęszczenia oraz wytrzymałości mechanicznej, twardości i odporności na kruche pękanie. Spiekanie do pełnego zagęszczenia prowadzono w temperaturach 1200÷1550°C, stosując dwugodzinny czas wytrzymania. Charakterystyka spieczonych tworzyw obejmowała badania nad wpływem dodatku Al2O3 i temperatury wstępnego spiekania biskwitów na ostateczne zagęszczenie spieków. W pracy wykazano, że komercyjny proszek TZ-3Y Tosoh, nie modyfikowany i modyfikowany dodatkiem Al2O3, może być zastosowany do produkcji biskwitów przeznaczonych do wytwarzania pełnoceramicznych uzupełnień protetycznych. Wzrost wytrzymałości i twardości biskwitów w wyniku podnoszenia temperatury obróbki wstępnej wpływa znacząco na obróbkę mechaniczną, dlatego najlepsze warunki obróbki mechanicznej obserwowano w przypadku biskwitów wytwarzanych w temperaturach 700 i 900°C. Zastosowany dodatek 0,2% mas. Al2O3 do tworzyw 3Y-TZP nie wpłynął znacząco na obróbkę mechaniczną biskwitów, ale przyczynił się do obniżenia temperatury spiekania końcowego. Przyczynił się też do uzyskania mikrostruktury gęstych tworzyw TZP analogicznej do prezentowanej przez spieki uzyskane z tworzywa Cercon.

3

Otrzymywanie folii ceramicznych z zawiesin żelowych

Stempkowska A., Kochanowski A., Izak P.

Materiały Ceramiczne

|

2009

|

T. 61, nr 2

97-101

PL

Przedstawiono procedurę otrzymywania folii ceramicznych z proszków AI(2)O(3) i ZrO(2) metodą żelową. Metoda ta polega na zastosowaniu zestawu specjalnych środków żelujących, między innymi na bazie monomerów akryloamidu (AAm), metakryloamidu (MAm) i 2-hydroksyetylometakrylanu (HEMA). Specjalna preparatyka tych monomerów pozwala na uzyskanie folii żelowych o grubości ok. 0,2 mm oraz dobrej elastyczności po polimeryzacji. Folie ceramiczne uzyskane tym sposobem charakteryzują się wyjątkową wytrzymałością mechaniczną zarówno po wysuszeniu, jak i po obróbce termicznej oraz gładką powierzchnią. Szczególną uwagę zwrócono na preparatykę zawiesin, kompozycje składów monomerów oraz określono ich właściwości reologiczne. Wykazano, że dobranie odpowiedniego składu gęstwy zapewnia dobrą jej rozlewność i uzyskanie cienkich warstw przy zachowaniu ich jednorodnej struktury. Podano również sposób prowadzenia procesu suszenia zapobiegającego deformacji folii.

EN

In this paper, the preparation procedure of ceramic foils from the AI(2)O(3) and ZrO(2) powders by the gelcasting method is shown. This method consists of the use of a special set of gelling agents, based on water soluble monomers i.e. acryloamide (AAm), metacryloamide (MAm), and 2-hydroxyethylometacrylane (HEMA). Special processing of the monomers allows ceramic foils to obtain a thickness of -0,2 mm and good flexibility after polymerization. Moreover, the foils show the exceptionally high mechanical strength, both in the dried and fired state, and very smooth surfaces. Special attention has been paid to the preparation of suspensions, selection of monomer compositions, and rheological behaviour. Selection of the suitable composition of the suspension assures its good fluidity and obtainment of the thin homogenous layers with the uniform structure. A drying process was elaborated, preventing the foil deformation.

4

Mikrostruktura i właściwości kompozytów AI2O3-Si3N4 otrzymywanych na drodze heterokrystalizacji metodą zol-żel

Zawada A., Kunicki A., Ziemkowska W., Pietrzykowski A., Olszyna A.

Materiały Ceramiczne

|

2009

|

T. 61, nr 2

87-91

PL

Mieszaniny nanoproszków AI(2)O(3)-Si(3)N(4) otrzymywano na drodze heterokrystalizacji w procesie zol-żel z wykorzystaniem reakcji związków alkoksyglinowych z wodą. W czasie procesu kontrolowano pH roztworu w celu zapewnienia jak najlepszej homogenizacji cząstek Si(3)N(4) w osnowie spieczonego AI(2)O(3). Otrzymaną mieszaninę nanoproszków o zawartości 20 %wag. Si(3)N(4) poddawano prażeniu w temperaturze 800°C w atmosferze powietrza przez 20 h. Do wyprażonego produktu dodawano proszek handlowy AI(2)O(3) tak aby otrzymać mieszaniny proszków AI(2)O(3) + xSi(3)N(4), gdzie x = 1,25; 2,5; 5 %wag., które następnie poddano procesowi spiekania w temperaturze 1350 lub 1450°C pod ciśnieniem 30 MPa przez 1 godzinę. W artykule opisano mikrostrukturę, gęstość, nasiąkliwość, porowatość i właściwości mechaniczne takie jak; moduł Younga, twardość i odporność na kruche pękanie, otrzymanych spieków. Otrzymane spieki charakteryzowały się gęstością względną w przedziale 95-100 % i jednorodnym rozkładem obu faz w mikrostrukturze kompozytu. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono znaczny wpływ Si(3)N(4) na poprawę właściwości mechanicznych AI(2)O(3). Kompozyty AI(2)O(3)+xSi(3)N(4) miały wyższą twardość i odporność na kruche pękanie w porównaniu ze spiekiem wykonanym z nanoproszku AI(2)O(3) firmy Taimei. Najwyższym współczynnikiem odporności na kruche pękanie charakteryzował się kompozyt o zawartości 2,5%wag. Si(3)N(4).

EN

Mixtures of the AI(2)O(3)-Si(3)N(4) nano-powders were prepared via hetero-crystallization by using a sol-gel method with the contribution of chemical reactions that proceeded between the alkoxyaluminum compounds and water. In order to achieve the best possible homogeneity of the Si(3)N(4) particles in the AI(2)O(3) matrix, pH of the solution was controlled during the process. The mixture containing 20 wt.% of Si(3)N(4) was calcined for 20 h at a temperature of 800°C in air, then added to a commercial-grade AI(2)O(3) powder so as to obtain AI(2)O(3)+xSi(3)N(4) mixtures (where x = 1.25, 2.5 and 5 wt.%), which were finally sintered for 1 h at a temperature of 1350 or 1450°C under a pressure of 30 MPa. The paper describes the microstructure, density, water absorption, porosity and mechanical properties, such as Young modulus, hardness and fracture toughness, of the sinters obtained. The sintered composites had the relative density exceeding 95%, and the distribution of component phases was uniform. It has been found that the presence of Si(3)N(4) considerably improved mechanical properties of the AI(2)O(3) matrix. The hardness and fracture toughness of the AI(2)O(3)+xSi(3)N(4) composites were higher than those of the sinter produced from the AI(2)O(3) nanopowder delivered by the Taimei Company. The highest toughness was measured for the composite with 2.5 wt.% Si(3)N(4).

5

Mikroporowate ogniotrwałe tworzywo z proszku ZrO2

Serkowski S., Korol J.

Materiały Ceramiczne

|

2009

|

T. 61, nr 4

238-243

PL

Rozwój koncepcji wytwarzania mikroporowatej ceramiki ogniotrwałej z mas proszkowych opiera się na postępie w zakresie efektywnego wstępnego zagęszczania proszków ceramicznych. Technologią, która oferuje wysoki poziom wstępnego zagęszczenia jest granulacja próżniowa. W artykule zaprezentowano efektywność tej technologii i określono wpływ składu ziarnowego proszku na stopień zagęszczenia granulatu. W dalszej części przedstawiono wyniki badań nad wytwarzaniem mikroporowatego tworzywa z tlenku cyrkonu. W badaniach zastosowano tani, niskiej czystości chemicznej gruboziarnisty proszek ZrO2 częściowo stabilizowany tlenkiem wapnia. Celem było uzyskanie mikroporowatej struktury tworzywa o możliwie wysokim stopniu zagęszczenia. Aby ograniczyć do minimum skurczliwości wypalania w procesie przygotowania proszku zastosowano technologię granulacji próżniowej. Umożliwiło to uzyskanie wyprasek o gęstości pozornej 78% TD z bardzo korzystnym jednomodalnym rozkładem porów o średniej średnicy 0,36 mikrometrów. W procesie spiekania uzyskano bardzo korzystną mikrostrukturę tworzywa o silnie zagęszczonych warstwach powierzchniowych i małych, zamkniętych porach. Taka mikrostruktura gwarantuje wysoką odporność na infiltrację przez ciekłe metale i żużle.

EN

Development of manufacturing conception of microporous refractory materials made from powders is based on the progress in area of effective preliminary densification of ceramic powders. Vacuum granulation is a production technology, which allows us to obtain high level of preliminary densification. In this paper, the efficiency of vacuum granulation technology is shown and the influence of grain size distribution of the powder on granules densification is determined. The research results are presented for manufacturing the microporous refractory material based on a ZrO2 powder. In the research, the cheap, Iow chemical purity and coarse ZrO2 powder, partially stabilized with CaO was used. The aim of this research was to obtain the material of microporous structure and with high densification level. A vacuum granulation technology was used for the powder preparation in order to reduce shrinkage to minimum during sintering. This technology allows us to obtain green compacts with an apparent density of 78% TD and the very advantageous unimodal pore size distribution with an average diameter of 0,36 µrn. During sintering process, a very advantageous microstructure of the material was obtained with high densification level at surface areas and small closed pores. This microstructure guarantees high resistance against infiltration by liquid metals and slag.

6

Wpływ nanometrycznych cząstek tlenku cyrkonu na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne spieków tlenku glinu

Zych Ł., Haberko K., Bućko M. M., Rutkowski P., Trybalska B., Piekarczyk J., Lach R.

Materiały Ceramiczne

|

2008

|

T. 60, nr 4

254-257

PL

Korzystny wpływ wtrąceń ZrO2 na właściwości spieków AI2O3 wynika z martenzytycznej przemiany cząstek tlenku cyrkonu o symetrii tetragonalnej w cząstki o symetrii jednoskośnej na koniuszku pęknięcia biegnącego przez materiał. Stosowane dotychczas rozmiary cząstek ZrO2 mieściły się w przedziale od dziesiątych części mikrometra do kilku mikrometrów. Zbadano wpływ cząstek ZrO2 o znacznie mniejszych rozmiarach, wynoszących zaledwie 10 nm. Nanometryczny proszek ZrO2 otrzymano metodą krystalizacji w warunkach hydrotermalnych. Homogenizację AI2O3 z cząstkami ZrO2 (w ilości 10% obj.) prowadzono w młynie mieszadłowym dobierając na podstawie pomiarów potencjału dzeta (ζ) pH wodnego środowiska zawiesiny. Okazało się, że czynnik ten jest istotny zarówno dla homogenizacji układu jak również ma wpływ na wytrzymałość aglomeratów proszku. Oba te czynniki znacząco wpływają na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne spieku.

EN

Zirconia additives have the favourable influence on mechanical properties of dense alumina polycrystals. It results from the martensitic transformation of tetragonal zirconia particles into monoclinic symmetry at the crack tip propagating through a material. Usually applied zirconia particles were of sub-micrometer or micrometer sizes. In the present work nanometric zirconia particles prepared by the hydrothermal crystallization technique were introduced into the alumina matrix. Both powders were homogenized in an aqueous suspension of pH selected on the basis of zeta (ζ) potential measurements. It was found that this factor influences greatly both homogenization of the system and strength of the resultant powder agglomerates and hence mechanical properties of the sintered material.

7

Wpływ modyfikatora prekursora tlenku glinu na morfologię otrzymanego nanoproszku AI2O3

Sołgała A., Kunicki A., Olszyna A.

Materiały Ceramiczne

|

2008

|

T. 60, nr 4

262-265

PL

Opisano nowatorską metodę otrzymywania tlenku glinu o nanometrycznym rozmiarze cząstek. Prekursor tlenku glinu syntezowano w reakcji związku glinoorganicznego z tlenem z powietrza a następnie modyfikowano β-cyklodekstryną. W wyniku procesu rozkładu termicznego prekursora, pozyskano nanotlenek glinu. Uzyskane wyniki wskazały, że warunki syntezy prekursora oraz stosowany jego modyfikator, w istotny sposób wpływają na morfologię powstałego nanoproszku AI2O3. Tlenek glinu scharakteryzowano w sposób ilościowy metodą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) oraz zbadano jego powierzchnię właściwą metodą BET.

EN

The innovatory method of obtaining a nanometric grain size alumina was described. Alumina precursor was synthesized by the reaction of aluminum metallorganic compound with oxygen provided in air. Subsequently precursor was modified by β-cyclodexthn. As a result of precursor thermal decomposition alumina nanopowder was obtained. The obtained results indicate that precursor synthesis conditions and addition of modificator, have a significant affect on morphology of nanopowder. The morphology and properties of the final product were examined quantitatively by scanning electron microscopy (SEM) and surface area (BET) measurements.

8

Reakcje chemiczne i procesy zachodzące w układzie ZrSiO4 - AI2O3 w wysokich temperaturach

Bradecki A., Jonas S., Czyżewska A., Krupa G.

Materiały Ceramiczne

|

2008

|

T. 60, nr 4

187-190

PL

Badano przebieg reakcji chemicznych w trakcie otrzymywania materiałów ogniotrwałych mulitowo-cyrkoniowych z wyjściowych substratów w postaci piasku cyrkonowego i korundu. Skład fazowy i mikrostruktura tych tworzyw kształtowane są w wysokich temperaturach, w których z jednej strony zachodzą pośrednie reakcje chemiczne, z drugiej, procesy dyfuzji, zarodkowania i krystalizacji. Stopień przeobrażenia w tym układzie badano poprzez zmiany mikrostruktury, składu chemicznego i fazowego przy użyciu metod XRD, FTIR, SEM i EDS.

EN

Solid state reactions between ZrSiO4 and AI203 leading to a formation of mullite and zirconium dioxide were studied by X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray analysis (EDX). The samples were obtained at temperatures ranging from 1400°C to 1600°C for a period of reaction time ranging from 30 minutes to 60 hours. The results indicate that ZrSiO4 and AI2O3 react with a formation of crystalline ZrO2, crystalline mullite (almost stoichiometric 3AI2O3 ⋅ 2SiO2) and non crystalline silicon-alumina phase (pre-mullite). Decomposition of ZrSiO4 is the fastest stage of the reaction at a temperature of 1600°C. The diffusion of Al from AI2O3 grains into the non-crystalline phase seems to be the slowest step of the reaction.

9

Niezawodność materiałów kompozytowych na osnowach tlenków glinu i cyrkonu

Pędzich Z.

Materiały Ceramiczne

|

2008

|

T. 60, nr 4

286-289

PL

Praca prezentuje wyniki badań nad niezawodnością grupy spiekanych materiałów kompozytowych bazujących na osnowach tlenku cyrkonu lub glinu, a zawierających wtrącenia tlenkowe bądź węglikowe. W badaniach uwzględniono zarówno składy kompozytowe, w których wtrącenia stanowią fazę rozproszonych ziaren (tzw. kompozyty ziarniste), a także składy kompozytowe, w których faza wzmacniająca dodana jest w ilościach przekraczających próg perkolacji i stanowi ona fazę ciągłą (tzw. struktury duplex). Oszacowanie niezawodności tych tworzyw oparto o badania modułu Weibulla obliczonego na podstawie wyników badań wytrzymałości na zginanie kompozytów. W pracy opisano wpływ mikrostruktury kompozytów na wytrzymałość oraz jej rozkład.

EN

The paper presents results of investigation on reliability of the group of sintered composite materials basing on zirconia and alumina matrix containing oxide or carbide inclusions. Investigation contained compositions with particulate inclusions and others consisting of continuous phases. The reliability estimation basing on the Weibull parameter value calculated from bending strength results. Paper presents also description of the composite microstructure influence on bending strength and its distribution.