Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effects of ZrO2 and Al2O3 Addition on the Physical Properties of Cu-Mo-Cr Alloy by Liquid Phase Sintering

Cho Yeong-Woo, Sim Jae-Jin, Heo Sung-Gue, Kim Hyun-Chul, Lee Yong-Kwan, Byeon Jong-Soo, Lee Yong-Tak, Lee Kee-Ahn, Seo Seok-Jun, Park Kyoung-Tae

Archives of Metallurgy and Materials

|

2021

|

Vol. 66, iss. 3

683--687

EN

In this study, the effect of the addition of ZrO2 and Al2O3 ceramic powders to Cu-Mo-Cr alloy was studied by examining the physical properties of the composite material. The ceramic additives were selected based on the thermodynamic stability calculation of the Cu-Mo-Cr alloys. Elemental powders, in the ratio Cu:Mo:Cr = 60:30:10 (wt.%), and approximately 0-1.2 wt.% of ZrO2 and Al2O3 were mixed, and a green compact was formed by pressing the mixture under 186 MPa pressure and sintering at 1250°C for 5 h. The raw powders were evenly dispersed in the mixed powder, as observed by scanning electron microscopy. After sintering, the microstructures, densities, electrical conductivities, and hardness of the composites were evaluated. We found that the addition of ZrO2 and Al2O3 increased the hardness and decreased the electrical conductivity and density of the composites.

2

Microstructure and properties of ZrO2 ceramic and Ti-6A-4V alloy vacuum brazed by Ti-28Ni filler metal

Li Hong, Liu Xuan, Huang Haixin

Welding Technology Review

|

2019

|

R. 91, nr 10

35--41

EN

Reliable ceramics/metal joints have an extensive application in the aerospace and biomedical area. However, ZrO2 ceramic has not been investigated systematically compared to the Si3N4 and Al2O3 ceramic. Therefore, successful brazing of ZrO2 ceramic and Ti-6A-4V alloy was achieved by using a binary active Ti-28Ni filler metal in this paper. The effect of holding time on the microstructure of ZrO2 ceramic/filler metal interface and mechanical properties of brazed joints was investigated. The results indicated that the representative interfacial microstructure was ZrO2 ceramic/Ti2O/Ni2Ti4O/Ti-rich phase/ Ti2Ni+α-Ti. With the increase of holding time, the thickness of Ti-rich layer in the interface of ZrO2/Ti-6Al-4V joint decreased obviously due to the diffusion of Ti atoms. Substantial brittle intermetallic compounds Ti2Ni and Ni2Ti4O were formed in the joint, which were detrimental to the mechanical properties of the brazed joints. The maximum shear strength of joint was 112.7 MPa when brazed at 1060 °C for 10 min.

PL

Niezawodne połączenia ceramiki/metalu mają szerokie zastosowanie w przemyśle lotniczym i biomedycznym. Jednak ceramika Zr02 nie była badana systematycznie w porównaniu z ceramiką Si3N4 i Al2O3. W niniejszym artykule przeprowadzono udany proces lutowania ceramiki Zr02 i stopu Ti-6A-4V, który został osiągnięty dzięki zastosowaniu binarnie aktywnego metalu wypełniającego Ti-28Ni. Zbadano wpływ czasu trwania połączenia na mikrostrukturę powierzchni ceramicznej/metalu wypełniającego ZrO2 oraz właściwości mechaniczne lutowanych połączeń. Wyniki wskazują, że reprezentatywną mikrostrukturą międzyfazową była ceramika ZrO2/Ti2O/Ni2Ti4O/faza bogata w Ti/Ti2Ni+α-Ti. Wraz ze wzrostem czasu trwania połączenia, grubość warstwy bogatej w Ti w interfejsie złącza ZrO2/Ti-6AI-4V zmniejszyła się z powodu dyfuzji atomów Ti. W spoinie powstały znaczne kruche związki międzymetaliczne Ti2Ni i Ni2Ti4O, które były szkodliwe dla właściwości mechanicznych lutowanych połączeń. Maksymalna wytrzymałość złącza na ścinanie wynosiła 112,7 MPa po lutowaniu w 1060 °C przez 10 min.

3

Ocena możliwości zastosowania ZrO2 jako czynnika wprowadzającego kontrast radiologiczny w cemencie typu MTA

Ciołek Lidia, Jaegermann Zbigniew, Biernat Monika, Wiśniewski Zdzisław

Szkło i Ceramika

|

2019

|

R. 70, nr 1

8--11

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mających na celu określenie wpływu tlenku cyrkonu (IV) na kontrast radiologiczny i właściwości użytkowe cementu typu MTA (ang. Mineral Trioxide Aggregate). W tym celu opracowano spiek krzemianu trójwapnia 3CaO•SiO2 i z jego udziałem wytworzono szereg komponentów proszkowych do cementu typu MTA, zawierających ZrO2 w zakresie 0÷40% mas. Kontrast radiologiczny wytworzonych cementów oceniano poprzez porównanie stopnia ich przeświecalności na zdjęciach RTG ze stopniem przeświecalności równoważników aluminium (Al). Jako właściwości użytkowe zostały scharakteryzowane: czas wiązania, wytrzymałość na ściskanie i łatwość zarabiania cementu. Przeprowadzone badania pokazały, że obiecującym materiałem do wypełniania wstecznego kanałów korzeniowych może być opracowany cement typu MTA z udziałem 25% mas. ZrO2. Posiada on zarówno pożądane właściwości użytkowe, jak i wystarczający dla wizualnej oceny kontrast radiologiczny. Jego stopień przeświecalności na zdjęciu RTG jest na takim samym poziomie jak równoważnik Al o grubości 8 mm odpowiadający 6 mm zębiny z warstwą szkliwa grubości 1 mm.

EN

The paper presents the results of research to determine the effect of zirconium oxide (IV) on radiological contrast and on the useful properties of MTA type cement (Mineral Trioxide Aggregate). For this purpose, a sintered tricalcium silicate 3CaO•SiO2 was developed and a number of powder components for MTA type cement containing ZrO2 in the range of 0÷40 wt% were produced. The radiological contrast of cements was evaluated by comparing the degree of their translucency in X-ray images with the translucency of aluminium (Al) equivalents. Setting time, compressive strength and ease of cement mixing were characterized as useful properties. As promising material for backward ﬁlling of root canals, the developed MTA type cement containing 25 wt% of ZrO2 can be considered. It has both desirable useful properties and sufﬁcient radiological contrast for visual assessment. Its degree of translucency in X-ray pictures was at the same level as the Al equivalent with a thickness of 8 mm corresponding to 6 mm dentine with a 1 mm layer of enamel.

4

Influence of the rigid alumina particles added to ZrO2 ceramics stabilized with Y2 O3 for its mechanical properties

Boniecki Marek, Gołębiewski Przemysław, Węglarz Helena, Piątkowska Anna, Romaniec Magdalena, Krzyżak Konrad

Materiały Elektroniczne

|

2019

|

T. 47, nr 1-4

4--13

EN

The effect of the phase added to ZrO2 ceramics on its mechanical properties, and in partcular on the fracture toughness, was examined using the example of Al2 O3 - ZrO2 composite where ZrO2 was stabilized with 3 mol% of Y2 O3 . Composites of 20% wt. Al2 O3 - 80 wt.% ZrO2 with different size of corundum grain were made. Vickers indenter crack resistance tests showed an increase of 21% in the value of this parameter for the samples with Al2 O3 grains of approx. 6.5 μm in comparison with pure ZrO2 ceramics. On the basis of literature data and microscopic observations, authors present a thesis that this increase is caused by two factors, i.e. the increase of the phase transition range (from tetragonal to monoclinic phase) accompanying crack propagation and the effect of large Al2 O3 grains as bridges fastening the fracture surfaces.

PL

Wpływ fazy dodawanej do ceramiki ZrO2 na jej właściwości mechaniczne w tym głównie na jej odporność na pękanie zbadano na przykładzie kompozytu Al2 O3 – ZrO2 gdzie ZrO2 było stabilizowane 3% mol Y2 O3 . Wykonano kompozyty 20% wag. Al2 O3 – 80% wag. ZrO2 różniące się wielkością ziarna korundowego. Badania odporności na pękanie prowadzone metodą wgłębnika Vickersa wykazały wzrost wielkości tego parametru o 21% dla próbek z ziarnami Al2 O3 o wielkości ok. 6,5 µm w porównaniu z czystą ceramiką ZrO2 . Na podstawie danych literaturowych oraz własnych obserwacji mikroskopowych postawiono tezę, że wzrost ten spowodowany jest przez dwa czynniki tj. zwiększenie się zakresu przemiany fazowej (z fazy tetragonalnej do jednoskośnej) towarzyszącej propagacji pęknięcia oraz działaniem dużych ziaren Al2 O3 jako mostków spinających powstające powierzchnie przełamu.

5

Stosowalność kwasu borowego do wytwarzania nanokompozytów TiB2/TiC/ZrO2 r.s. metodą in situ

Moskała N., Pyda W.

Materiały Ceramiczne

|

2018

|

T. 70, nr 4

371--389

PL

Ocenie poddano przydatność użycia kwasu ortoborowego do wytwarzanie metodą in situ nanometrycznych wtrąceń TiB2 i TiC w tetragonalnej osnowie tlenku cyrkonu. Kwas ortoborowy, żywicę fenolowo-formaldehydowę i nanoproszek cyrkoniowy stabilizowany 2,5% mol. Y2O3 i domieszkowany 18% mol. TiO2 zastosowano do syntezy wtrąceń TiB2 i TiC w cząstkach tlenku cyrkonu, którą prowadzono w zakresie 1100-1600 °C w próżni. Tak otrzymane proszki kompozytowe zawierały nanocząstki TiB2 i TiC o rozmiarach odpowiednio 60-80 nm i 25-40 nm. Proszki kompozytowe spiekano w temperaturze 1500 °C w próżni, aby uzyskać gęste materiały kompozytowe. Szczegółowej charakterystyce poddano skład fazowy proszków i kompozytów, zmierzono rozmiar cząstek TiB2 i TiC w proszkach, określono stan zagęszczenia spieków, zbadano mikrostrukturę i wybrane właściwości kompozytów. Właściwości mechaniczne kompozytów porównano z materiałem 3Y-TZP. Zbadano wpływ temperatury syntezy in situ na skład fazowy proszków i spieków oraz na właściwości mechaniczne kompozytów, wskazując rolę jaką pełni kwas ortoborowy w kształtowaniu się tych właściwości. Otrzymano gęste kompozyty z przewagą fazy tetragonalnej w osnowie cyrkoniowej, zawierające submikronowe i w części nanometryczne wtrącenia TiB2 i TiC, które charakteryzowały się podwyższoną odpornością na zużycie ścierne.

EN

The applicability of the use of orthoboric acid to production of nanometric inclusions of TiB2 and TiC in the tetragonal zirconium oxide matrix by the in situ method was evaluated. Orthoboric acid, phenol-formaldehyde resin and zirconia nanopowder stabilized with 2.5 mol% Y2O3 and doped with 18 mol% TiO2 were used for the synthesis of TiB2 and TiC inclusions in zirconia particles, which was carried out at 1100-1600 C in vacuum. The composite powders thus obtained contained TiB2 and TiC nanoparticles with sizes of 60-80 nm and 25-40 nm, respectively. Composite powders were sintered at 1500 C under vacuum to obtain dense composite materials. The phase composition of powders and composites was characterized in detail, the particle size of TiB2 and TiC in powders was measured, the state of compacting of sinters was determined, the microstructure and selected properties of composites were examined. The mechanical properties of the composites were compared with the 3Y-TZP material. The influence of the in situ synthesis temperature on the phase composition of powders and sinters as well as the mechanical properties of composites was examined, indicating the role of orthoboric acid in the formation of these properties. Dense composites with predominance of the tetragonal phase in the zirconium matrix were obtained, containing submicron and in part nanometric inclusions of TiB2 and TiC, which were characterized by increased resistance to abrasion.

6

Ceramika piankowa z ZrO2 wytworzona metodą gel-casting

Kocyło E., Potoczek M.

Materiały Ceramiczne

|

2018

|

T. 70, nr 3

242--250

PL

W pracy przedstawiono sposób otrzymywania wysokoporowatego dwutlenku cyrkonu metodą żelowania spienionej zawiesiny z użyciem agarozy jako środka żelującego. Metoda ta pozwala na wytworzenie ceramiki o dużej porowatości w postaci materiałów piankowych o kulistych makroporach, zwanych komórkami pianki, które są połączone kanałami we wspólnych ściankach komórek (tzw. oknami). Przygotowano zawiesiny o różnym stężeniu biopolimeru, mieszczącym się w przedziale 0,22%-1,30% wag. w przeliczeniu na masę proszku ceramicznego, które następnie spieniano i żelowano w celu sporządzenia porowatych kształtek. Otrzymano materiały o porowatości całkowitej wynoszącej 66,0%-89,5% z przeważającym udziałem porowatości otwartej. Rozkład wielkości komórek oraz okien określono metodą analizy obrazu na podstawie mikrofotografii skaningowych. Przeprowadzone obserwacje morfologiczne wykazały, że rozmiar komórek i okien ulegał zwiększeniu wraz ze wzrostem porowatości pianki. W zależności od porowatości średnia wielkość komórki wynosiła od 102,7 µm do 536,9 µm, a średnia wielkość okna wahała się od 20,2 µm do 152,3 µm. Kształtki zostały również scharakteryzowane pod względem właściwości mechanicznych: wytrzymałości na ściskanie oraz modułu Younga.

EN

The objective of the present work consists in the development of highly porous zirconium dioxide foams by the gel-casting method using agarose as a gelling agent. This method allows the production of ceramics with a high total porosity of foam materials with approximately spherical cells interconnected by circular cell windows. Slurries with different concentrations of biopolymer were prepared, being in the range (0.22-1.30)wt% with regard to ceramic powder, which was then foamed and gelled to make porous shaped bodies. The total porosity of zirconia foams was in the range from 66.0 vol.% to 89.5 vol.%. The morphological observations showed that the size of cells and cell windows increased with increasing porosity of the foam. Depending on porosity the average cell size ranged from 102.7 µm to 536.9 µm, while the average cell window size varied from 20.2 µm to 152.3 µm. The samples were also characterized in terms of mechanical properties: compressive strength and Young's modulus.

7

Synthesis and luminescence properties of ZrO2:Gd3+, RE3+ (RE = Sm3+, Er3+) phosphors

Yildiz E.

Materials Science Poland

|

2018

|

Vol. 36, No. 2

162--166

EN

In the present study, ZrO2 co-doped with Gd3+/Sm3+ and Gd3+ /Er3+ ions have been synthesized using Pechini method. Phase composition, morphology and photoluminescence properties of the synthesized phosphors were investigated by using X-ray powder diffraction (XRD), differential thermal analysis/thermal gravimetry (DTA/TG), scanning electron microscopy (SEM) and photoluminescence spectroﬂuorometer (PL). After heating at 1200 °C, XRD revealed that the phosphors were crystallized as monoclinic and tetragonal multiphases. SEM images indicated that the phosphors consist of ﬁne and spherical grains with a size around 200 nm to 250 nm. Luminescence studies of these phosphors have been carried out on the emission and excitation, along with lifetime measurements.

8

Precyzyjne cięcie laserem tlenku cyrkonu IV (ZrO2)

Nowak A., Wyszyński D.

Zarządzanie Przedsiębiorstwem

|

2017

|

Vol. 20, nr 2

13--19

EN

Precision laser machining of a difficult to machine materials is a complex issue and requires the involvement of the wide knowledge and experience in the field of science materials and physical phenomena occurring in the within the interaction site of the laser beam with the material workpiece. Correct selection of the laser source and equipment system with appropriate instrumentation allows the processing of materials in an efficient and cost-effective way and also allows to fulfill the requirements for treatment of the materials on a micro scale. From the analysis of the results it can be concluded that the edges resulting from laser treatment carried grooves are sharp (samples 9, 10, 11), which predisposes the type of processing to perform the blades of the cutting tools. Depth obtained in these tests grooves (single-pass laser beam) may indicate a high performance cutting process of cutting teeth. In view of the aforementioned facts, it is expected to shorten the preparation time of the cutting blade, thereby reducing production costs. As a result, it is possible to increase the competitiveness of companies doing good quality tools made lower than the standard cost-effectively, and thus this type of solution has the potential of development for native Polish enterprises, so that they offer can become complementary to the tycoons on the Polish market aspect of the production of custom, dedicated ie. “tailor-made” tools. Based on the study it can be concluded that the use of DPSS Nd: YAG laser (λ = 532 nm), with appropriate selection of process parameters for precise and efficient laser shaping of difficult to cut materials, such as described in the work - zirconium dioxide. Further studies will aim to establish guidelines for the planning process precision laser cutting of other materials from the group of difficult ones, such as PCD, diamond, Al.2O3 (sapphire) or c-BN. This is particularly important from the point of view of the precise shape of cutting tools used widely in the aerospace, automotive and carpentry.

9

Właściwości mechaniczne kompozytu Al2O3-ZrO2-grafen

Boniecki M., Wesołowski W., Gołębiewski P., Kaszyca K., Woluntarski M., Piątkowska A., Romaniec M., Ciepielewski P., Krzyżak K.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 4

317--321

PL

W pracy zbadano wpływ płatków grafenowych na właściwości mechaniczne kompozytu o zawartości wagowej 20% Al2O3-80% ZrO2 (stab. 3%mol Y2O3). Do wykonania próbek użyto handlowego proszku ceramicznego firmy Tosoh oraz tlenku grafenu (GO) otrzymanego w ITME. Kompozyty otrzymano na bazie wodnych (GO) mieszanin obu składników, które po wysuszeniu spiekano metodą SPS. Wykonano kompozyty o zawartości wagowej od 0% do 1% GO. Spektroskopia Ramana wykazała obecność grafenu w próbkach po spiekaniu. Stwierdzono, że w funkcji zawartości GO odporność na pękanie ma maksimum dla zawartości 0,02% GO (wzrost o 7% w porównaniu do matrycy), wytrzymałość maleje, moduł Younga oraz twardość Vickersa utrzymują się stałe do zawartości 0,2% GO, a następnie maleją.

EN

The effect of graphene flakes on mechanical properties of a composite containing 20 wt.% Al2O3 and 80 wt.% ZrO2 (stabilised with 3 mol.% Y2O3) was studied. A commercial ceramic powder produced by Tosoh (Japan), and graphene oxide (GO) made at the Institute of Electronic Materials Technology (Poland) were used to obtain samples. The composites were obtained basing on aqueous mixtures of both components. After drying, they were sintered by the SPS method. The composites contained from 0% to 1% of GO by weight. Raman spectroscopy revealed the presence of graphene in sintered samples. It has been stated the influence of GO content on mechanical properties of the composites, i.e. fracture toughness had a maximum for 0.02% GO (increased by 7% in comparison to the GO-free matrix), and afterwards strength decreased in the whole GO content range, Young's modulus and Vickers hardness remained constant up to 0.2% GO, and then decreased.

10

In situ cerium hexaaluminate platelets reinforcement of ED-machinable ZTA-TiC ceramics

Gommeringer A., Schmitt-Radloff U., Kern F., Gadow R

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 1

4--9

EN

Electrical discharge machinable ceramics open new applications fields by combining good mechanical properties such as high strength, hardness, abrasion resistance and high temperature resistance with the possibility to produce complex shape customized components. Alumina based ceramics with dispersions of zirconia and a conductive refractory carbide offer enhanced hardness and abrasion resistance compared to other ED-machinable ceramics based on silicon nitride or Y-TZP based compounds, however only a moderate toughness. In the present study cerium hexaaluminate (CA6) platelets were introduced in the material system of zirconia toughened alumina with 24 vol.% titanium carbide by in situ reaction sintering to further improve the fracture resistance. With addition of CA6 the fracture resistance and strength increases while hardness and electrical conductivity were incrementally reduced. CA6 addition leads to a slight reduction in material removal rate in die sinking EDM and reduction of roughness in machined surfaces.

PL

Elektroerozyjnie obrabialna ceramika otwiera nowe pola zastosowań poprzez połączenie dobrych właściwości mechanicznych takich jak wysoka wytrzymałość, twardość, odporność na ścieranie i wysoka odporność temperaturowa z możliwością wytwarzania złożonego kształtu komponentów stosownie do wymagań klienta. Ceramika oparta na tlenku glinu zawierająca dyspersje tlenku cyrkonu i przewodzącego węglika ogniotrwałego oferuje podwyższoną twardość i odporność na ścieranie w porównaniu z pozostałą ceramiką obrabialną elektroerozyjnie opartą na azotku krzemu lub Y-TZP, ale jedynie umiarkowaną odporność na pękanie. W prezentowanych badaniach do układu materiałowego tlenku glinu wzmocnionego tlenkiem cyrkonu zawierającego 24% obj. węglika tytanu wprowadzono płytki sześcioglinianu ceru (CA6) drogą in situ spiekania reakcyjnego, aby poprawić odporność na pękanie. Wraz z dodatkiem CA6 zwiększyły się odporność na pękanie i wytrzymałość, podczas gdy twardość i przewodność elektryczna zostały przyrostowo zredukowane. Dodatek CA6 prowadzi do nieznacznego zmniejszenia szybkości usuwania materiału w trakcie elektrodrążenia wgłębnego EDM i redukcji chropowatości obrabianej powierzchni.

11

Electrical discharge machinable alumina zirconia niobium carbide composites - Influence of stabilizer content

Schmitt-Radloff U., Kern F., Gadow R.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 3

272--278

EN

Manufacturing of customized components of hard and tough structural ceramics by conventional technologies suffers from high cost in the final hard machining step. Electric discharge machining can be a cost efficient alternative as the machining process is contact-free and thus material removal becomes independent on mechanical properties. To be ED-machinable, ceramics require a certain electrical conductivity, which can be achieved by addition of an electrically conductive phase. In this study materials containing a micron-size conductive dispersion of 24 vol.% of niobium carbide in a sub-micron-size matrix of zirconia toughened alumina containing 17 vol.% of zirconia of various yttria stabilizer contents were studied. Starting powders were alloyed by a mixing and milling process in 2-propanol and samples were produced by subsequent hot pressing at 1525 °C for 2 h at 40 MPa axial pressure in a graphite die. Mechanical properties, microstructure and phase composition were studied. The ED-machinability in a wire cutting process was investigated with respect to machining speed, surface quality and ED-induced subsurface damage. It was found that yttria stabilizer content affects mechanical properties. A maximum fracture resistance was found at a stabilizer content of 1 mol.% while bending strength varied little with stabilizer content. ED-machinability was unaffected by stabilizer content.

PL

Wysokie koszty finalnej obróbki skrawaniem negatywnie oddziałują na wytwarzanie na zamówienie komponentów z twardej i wytrzymałej ceramiki konstrukcyjnej za pomocą tradycyjnych technologii. Obróbka elektroerozyja może stanowić kosztowo efektywną alternatywę, ponieważ proces obróbki jest bezkontaktowy i dlatego usuwanie materiału staje się niezależne od właściwości mechanicznych. Aby być obrabialną elektroerozyjnie, ceramika wymaga pewnej przewodności elektrycznej, którą można osiągnąć poprzez dodanie fazy przewodzącej elektrycznie. W niniejszej pracy badano materiały zawierające przewodzącą dyspersję węglika niobu w ilości 24% obj. w submikronowej osnowie tlenku glinu wzmacnianego tlenkiem cyrkonu, która zawierała 17% obj. tego tlenku z różną zawartością stabilizatora. Wyjściowe proszki homogenizowano drogą mieszania i mielenia w 2-propanolu, a próbki wytwarzano poprzez następcze prasowanie na gorąco w 1525 °C przez 2 h pod jednoosiowym ciśnieniem 40 MPa w formie grafitowej. Zbadano właściwości mechaniczne, mikrostrukturę i skład fazowy. Obrabialność elektroerozyjną w procesie cięcia włóknem badano w odniesieniu do szybkości obróbki, jakości uzyskanej powierzchni i podpowierzchniowego uszkadzania, wywołanego obróbką elektroerozyjną. Stwierdzono, że zawartość stabilizatora w postaci tlenku itru oddziałuje na właściwości mechaniczne. Maksymaną odporność na pękanie stwierdzono przy udziale stabilizatora wynoszącym 1% mol., podczas gdy wytrzymałość na zginanie zmieniała się nieznacznie wraz z zawartością stabilizatora. Obrabialność elektroerozyjna nie zależała od zawartości stabilizatora.

12

Badanie wpływu dodatku modyfikatorów na właściwości mechaniczne i termiczne wysokoglinowego tworzywa odpornego na szoki termiczne

Taźbierski P., Łosiewicz A., Tymowicz-Grzyb P., Jakubiuk T.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 1

40--45

PL

W pracy badano wpływ dodatku proszków dwutlenku cyrkonu i spinelu glinowo-magnezowego o uziarnieniu nanometrycznym na właściwości tworzywa wysokoglinowego w warunkach wstrząsu cieplnego. Proszkiem bazowym był zestaw surowcowy tworzywa glinowego o podwyższonej odporności na szok termiczny. Badano wpływ modyfikatorów na mikrostrukturę, właściwości mechaniczne oraz odporność na szoki termiczne. Zestawy przygotowywano metodą ceramiczną, a homogenizację mieszaniny surowcowej prowadzono w środowisku wodnym. Z przygotowanych zestawów sporządzono granulat, wykonywano próbki badawcze, które po wypaleniu posłużyły do przeprowadzenia badań właściwości fizykochemicznych oraz termicznych tworzywa. Analizowano wyniki wytrzymałości na zginanie tworzyw wypalonych w piecu konwencjonalnym oraz po procesie szokowania, prowadzonego w zakresie temperatur 200-1000 ºC. Do analizy zależności właściwości materiałów od ich mikrostruktury wykorzystano obserwacje materiałów w mikroskopie skaningowym (SEM).

EN

The present work was undertaken to investigate the effect of zirconium oxide and aluminium-magnesium spinel powders of nanometer particle size on properties of high alumina material under thermal shocks. A base powder was a set of aluminium raw materials for manufacturing high thermal shock resistance alumina. The effect of the modifiers on the microstructure, mechanical properties and resistance to thermal shocks was studied. Samples were prepared using a ceramic method; homogenisation of raw material mixtures was carried out in an aqueous medium. The mixtures were granulated and compacted into test samples that after firing were used to study physicochemical and thermal properties of the material. There were studied bending strengths of materials fired in a conventional oven and of the same materials but after thermal shocking in the temperature range 200-1000 ºC. SEM observations were carried out to study a relationship between the measured properties and microstructure.

13

Kompozyt Al2O3-ZrO2 wzmocniony płatkami grafenowymi

Boniecki M., Gołębiewski P., Wesołowski W., Woluntarski M., Zybała R., Kaszyca K., Piątkowska A., Romaniec M., Ciepielewski P., Krzyżak K.

Materiały Elektroniczne

|

2016

|

T. 44, nr 1

20--28

PL

W pracy zbadano wpływ płatków grafenowych na właściwości mechaniczne kompozytu o zawartości wagowej 20% Al2O3 - 80% ZrO2 (stab. 3% mol. Y2O3). Do otrzymania próbek użyto handlowy proszek ceramiczny firmy Tosoh, tlenek grafenu (GO) otrzymany w ITME oraz grafen firmy SkySpring Nanomaterials Inc. (GN). Kompozyty otrzymano na bazie wodnych (GO) i alkoholowych (GN) mieszanin obu składników, które po wysuszeniu spiekano w piecu Astro pod jednoosiowym ciśnieniem i metodą SPS. Wykonano kompozyty o zawartości wagowej: 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1 i 3% GO oraz 0,1% GN. Spektroskopia Ramana wykazała obecność grafenu. Stwierdzono, że w funkcji zawartości GO oraz GN: odporność na pękanie ma maksimum dla zawartości 0,1% GO i GN, wytrzymałość maleje, moduł Younga oraz twardość Vickersa utrzymują się stałe do zawartości 0,5% GO, a następnie maleją.

EN

This research addresses the effect of graphene flakes on the mechanical properties of the composite containing 20 wt. % Al2O3 and 80 wt. % ZrO2 (stab. 3 mol. % Y2O3). The samples were made from a commercial ceramic powder produced by Tosoh, graphene oxide (GO) from ITME and graphene purchased from Skyspring Nanomaterials Inc. (GN). The obtained composites based on an aqueous (GO) and alcohol (GN) mixtures of both components were first dried and then sintered under an uniaxial pressure in an Astro furnace and in a SPS machine. The composites weight content equaled to: 0; 0.1; 0.2; 0.5; 1 and 3% of GO and 0.1% GN. Raman spectroscopy revealed the presence of graphene. It was found that as a function of the GO and GN content, the fracture toughness has a maximum for 0.1% GO and GN, the strength decreases, the Young's modulus and Vickers hardness remain constant up to 0.5% GO, and then decrease.

14

ZrO2-CeO2 ceramic powders obtained from a sol-gel process using acetylacetone as a chelating agent for potential application in prosthetic dentistry

Nakonieczny D., Paszenda Z., Drewniak S., Radko T., Lis M.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2016

|

Vol. 18, no. 3

53--60

EN

Purpose: The main objective of this study was to obtain single-phase β-ZrO2 powders with so-called soft agglomerates reproducibile morphology with acetyl-acetone as a chelating-agent. To the best of our knowledge there is no avaiable data which determine the effect of acetyl acetone on the phase composition and morphology of ceria-doped ZrO2 powders for biomedical applications. Methods: Twenty variants of powders with different water to zirconia precursor and acetylacetone to zirconia precursor molar ratios were prepared. 0.9ZrO20.1CeO2 powders were obtained by a hydrolysis and condensation and further calcination of zirconium n-propoxide in a simple one-step sol-gel process. Influence of acetyloacetone to zirconia precursor on the phase composition ratio and water to zirconia precursor was investigated. Samples have been characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy (RS), thermal analysis (TGA/DTA) and scanning electron microscopy (SEM) measurements. Results: Ceramic powders prepared by sol-gel process, according to the various concentration of chelating agent and water show different morphology and phase composition. Conclusions: Higher molar ratios of AcAc in range with smaller amounts of water cause hard agglomerates, obtained powders are characterized by highly thermally stable behaviour and various phase composition. With higher molar ratios of water to zirconium-n-propoxide so-called soft agglomerates and one phase powders are obtained.

15

Właściwości mechaniczne i optyczne szkieł z powłoką tlenku cyrkonu otrzymaną metodą zol-żel

Drajewicz M., Jadach R., Długoń E., Reben M., Sitarz M.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 2

187--190

PL

Podstawowym parametrem ograniczającym wykorzystanie szkieł często jest ich niezadowalająca wytrzymałość mechaniczna. Poprawę wytrzymałości mechanicznej szkieł można uzyskać między innymi poprzez naniesienie na ich powierzchnię cienkich warstw. Warstwy te charakteryzują się lepszymi właściwościami mechanicznymi, a połączenie tych materiałów powoduje poprawę wypadkowych właściwości szkła. Przedmiotem badań było szkło krzemianowo-sodowo-wapniowe pokryte warstwą tlenku cyrkonu. Do naniesienia warstwy tlenku cyrkonu użyto metody zol-żel. Warstwy poddano badaniom mechanicznym, w szczególności zmierzono twardość metodą Vickersa oraz moduł sprężystości. Przepuszczalność szkieł z nałożonymi warstwami zbadano przy wykorzystaniu spektroskopii UV/VIS. Przeprowadzone badania wskazały na potencjalną przydatność wybranej metody do uszlachetniania powierzchni szkieł.

EN

Unsatisfied mechanical strength frequently limits the usage of glasses. Its improvement can be attained by coating the glass surface with a thin layer of material with better mechanical properties than the glass. Silicate-sodium-calcium glass coated with zirconia was the object of this study. The sol-gel method has been used to produce a coating of zirconia. Vickers’ hardness and Young’s modulus were determined for the coatings. Transmittance of the coated glasses was determined by UV/VIS spectroscopy. The applied sol-gel method was useful to improve properties of glass surfaces.

16

Effect Of Carbon Nanotubes On The Properties Of Spark Plasma Sintered ZrO2/CNT Composites

Shim D. H., Jung S. S., Kim H. S., Cho H., Kim J. K., Kim T. G., Yoon S. J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2B

1315--1318

EN

Zirconia matrix ZrO2/CNT composite materials reinforced with multiwall carbon nanotubes were fabricated using a spark plasma sintering technique. The effects of the amount of CNTs addition, sintering temperature and sintering pressure on the properties of the resulting ZrO2/CNT composites were examined. 0 to 9 vol. % CNTs were dispersed in zirconia powder, and the resulting mixture was sintered. The electrical conductivity, hardness, flexural strength, and density were measured to characterize the composites. The friction and wear properties of the composites were also tested. The flexural strength and friction coefficient of the composites were improved with up to 6 vol.% of CNT addition and the flexural strength showed a close relationship with the relative density of the composite. The electrical conductivity increased with increasing proportion of the CNTs, but the efficiency was reduced at more than 6 vol.% CNTs.

17

The phase stability of sintered composites in Al2O3-ZrO2-Y3Al5O12 system

Lach R., Dudek A., Godek O., Duszova A., Ziąbka M., Pędzich Z.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 3

145--149

EN

In recent years the technology of manufacturing dense composite sinters with submicrometric grains in the alumina/yttria-alumina garnet (Al2O3-Y3Al5O12) system has developed. The garnet grains are very uniformly distributed in the alumina matrix due to applying special chemical methods. Such a material shows a higher hardness, comparable fracture toughness and almost a one order of magnitude lower wear susceptibility when compared to alumina sinters. The drawback of this material is its relatively low strength. This work presents the results of experiments on improving the mechanical properties of the Al2O3-Y3Al5O12 (YAG)m composite by introducing grains of another phase (tetragonal zirconia) into the alumina matrix. The sintering of such a composition demanded temperature conditions which did not exclude the possibility of yttria atom diffusion between the garnet and zirconia grains. This phenomenon strongly influenced the phase composition of the final sinters. The paper discusses the microstructure of the sinters. The influence of the starting composition and sintering conditions on the final phase composition and selected mechanical properties of sinters were investigated.

PL

W ostatnich latach opracowano technologię uzyskiwania gęstych spieków kompozytowych o submikronowym rozmiarze ziaren w układzie korund/granat glinowo-itrowy (Al2O3-Y3Al5O12), w którym ziarna granatu są niezwykle jednorodnie rozmieszczone dzięki zastosowaniu specjalnych metod chemicznych. Materiał ten cechuje się większą twardością, porównywalną odpornością na kruche pękanie oraz prawie dziesięciokrotnie mniejszym zużyciem ściernym w stosunku do spieków korundowych. Mankamentem tego tworzywa jest stosunkowo niska wytrzymałość na zginanie. Prezentowana praca przedstawia wyniki eksperymentalne prac nad poprawą właściwości mechanicznych kompozytu Al2O3-Y3Al5O12 (YAG) poprzez wprowadzenie do niego trzeciej fazy - ziaren dwutlenku cyrkonu stabilizowanego itrem. Spiekanie takiego układu przebiega w warunkach, w których możliwa jest dyfuzja itru pomiędzy ziarnami granatu i dwutlenku cyrkonu. Powoduje to trudności z utrzymaniem założonego składu fazowego tworzywa. W pracy omówiono mikrostruktury spieków. Przedstawiono także zależności pomiędzy składem fazowym i wybranymi właściwościami mechanicznymi a warunkami spiekania i składem wyjściowym kompozytów w układzie Al2O3-ZrO2-Y3Al5O12.

18

Modyfikacja tetragonalnej odmiany cyrkonii stabilizowanej tlenkiem itru z przeznaczeniem na elektrolity do ogniw paliwowych typu IT-SOFC

Obal K., Brylewski T., Pędzich Z., Rękas M.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 3

352--360

PL

W niniejszej pracy, na tle literatury i badań własnych, przedstawiono zagadnienia związane z modyfikacją mikrostruktury tetragonalnej odmiany cyrkonii stabilizowanej tlenkiem itru poprzez wytworzenie kompozytowego elektrolitu dyspersyjnego 3Y-TZP/Al2O3. Wyniki tych badań wskazują na potencjalne możliwości zastosowania tego kompozytu jako elektrolitu stałego o stabilnych parametrach użytkowych do średniotemperaturowych ogniw paliwowych typu IT-SOFC, przewidzianych do pracy w zakresie temperatur 600-800 °C.

EN

The paper presents issues related to the modification of the microstructure of tetragonal zirconia stabilized with yttrium oxide via the formation of a dispersed composite 3Y-TZP/Al2O3 electrolyte. These studies point to the potential application of this composite as a solid electrolyte with stable functional parameters for the Intermediate-Temperature Solid Oxide Fuel Cells (IT-SOFC) designed for operation in the temperature range of 600-800 °C.

19

Influence of the powder morphology on properties of the OE-PICA hierarchic granules

Wójtowicz B., Pyda W.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 1

110--115

EN

The influence of the powder morphology on properties of OE-PICA (Oil Emulsion – Polymer Induced Colloid Aggregation) hierarchic granules has been examined. For preparation of the PICA granules, several hydrothermal unstabilized zirconia nanopowders of various crystallite shapes were used, including needle-shaped, plate-shaped and spherical particles. The PICA powders were granulated by using the OE method, forming hierarchic granules. In the paper, the pressing characteristics, bulk density and sinterability of the resultant powders have been examined. The sinterability of the powders was studied for the powders pressed using various pressures, ensuring destruction of the OE-PICA granules, or OE granules only. Some similarities in sinterability of the granules prepared from plate-shaped and spherical powders have been noticed; the granules prepared from needle-shaped powders showed the highest sintering temperature. The powders prepared using the OE-PICA method had noticeably different dilatometric curves comparing to the starting powders at the temperatures from 600 °C to 1180 °C. The sintering ratio wass also faster, then sintering ratio of the reference powders.

PL

Zbadano wpływ morfologii wyjściowego proszku na właściwości granulatów hierarchicznych przygotowanych metodą OE-PICA (ang. Oil Emulsion – Polymer Induced Colloid Aggregation). Do wykonania granulatów PICA o średnicy około 2 μm użyto nanoproszków niestabilizowanego tlenku cyrkonu o igłowatym, płytkowym i kulistym kształcie ziaren wytworzonych metodą krystalizacji hydrotermalnej w obecności różnych mineralizatorów. Następnie proszek składający się z aglomeratów wytworzonych metodą PICA został zaglomerowany przy użyciu metody OE, tworząc granulat hierarchiczny. W pracy porównano charakterystykę prasowania, gęstość nasypową i spiekalność proszków wyjściowych, granul PICA oraz granul hierarchicznych OE-PICA. Spiekalność granul badano w przypadku wyprasek formowanych przy różnych ciśnieniach, które zapewniały skruszenie tylko granul OE, bądź skruszenie zarówno granul OE, jak i granul PICA. Stwierdzono podobieństwo w spiekalności granulatów przygotowanych z proszków o kulistej i płytkowej morfologii ziaren, granulaty przygotowane z ziaren igłowych wykazywały najwyższą temperaturę spiekania. Proszki przygotowane metodą OE-PICA wykazują wyraźnie zmienioną w stosunku do proszków nie poddanych procesowi granulacji krzywą spiekania w zakresie temperatur od 600 °C do 1180 °C; spiekają się także szybciej od proszków referencyjnych.

20

Wpływ zawartości CaO na kształtowanie się porowatej mikrostruktury spieków kompozytowych ZrO2/Al2O3

Czaja P., Osińska K., Bernard H., Maszybrocka J., Cybo J., Czekaj D.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 1

59-64

PL

W prezentowanej pracy przedstawione zostały wybrane zagadnienia dotyczące technologii wytwarzania kompozytów ceramicznych (ZrO2)x(Al2O3)100%-x dla x = 100%, 90% i 80% mas. Prezentowane materiały zostały wytworzone poprzez mieszanie składowych proszków i zagęszczanie otrzymanych mieszanin metodą spiekania swobodnego w temperaturze T = 1350°C przez okres t = 2 godzin. Otrzymano kompozyty ceramiczne z 5-procentową domieszką tlenku wapnia CaO oraz bez domieszki tego tlenku na drodze jednokrotnego i dwukrotnego spiekania. Do obserwacji morfologii przełomu zastosowano metodę skaningowej mikroskopii elektronowej. Dokonano analizy oceny składu chemicznego z wykorzystaniem metody EDS.

EN

The presented paper addresses selected issues relating to the technology of manufacturing ceramic composites (ZrO2)x(Al2O3)100%-x for x = 100%, 90% and 80 wt%. The presented materials have been produced by mixing component powders and consolidation of the resultant mixtures by using natural sintering at T = 1350°C for a time of t = 2 hours. The composites with no and with a calcium oxide admixture of 5 wt% added as the sintering aid were single and double sintered. To carry out observation of the fracture morphology, scanning electron microscopy was used. An analysis of the chemical composition evaluation was made by using EDS.