Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tygle wysokotemperaturowe stosowane w procesie otrzymywania przezroczystych materiałów ceramicznych

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

Szkło i Ceramika

|

2014

|

R. 65, nr 4

12--15

PL

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

EN

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

2

Odporność na pękanie spieków ceramicznych stosowanych na ostrza narzędzi skrawających

Szutkowska M.

Prace Instytutu Obróbki Skrawaniem. Zeszyty Naukowe

|

2005

|

nr 85

1-126

PL

W pracy przestawiono problematykę pomiaru odporności na pękanie spieków ceramicznych na przykładzie spieku alfa-Al2O3 i kompozytu ziarnistego z układu Al2O3-ZrO2. W ramach badań własnych wyznaczono odporność na pękanie według różnych metod pomiarowych. Przeprowadzone obliczenia i pomiary własne pozwalają na weryfikację i ocenę przydatności zaproponowanych metod do wyznaczania KIC dla reprezentatywnych spieków ceramicznych, stosowanych na ostrza narzędzi skrawających. Odporność na pękanie wyznaczono w oparciu o bezpośredni pomiar długości pęknięć powstających w narożach odcisku wgłębnika twardości Vickersa przy zastosowaniu różnej siły obciążającej wgłębnik. Obliczenia porównawcze odporności na pękanie KIC wykonano według wzorów zaproponowanych przez różnych autorów. Odporność na pękanie otrzymano również stosując zmodyfikowaną metodę bezpośredniego pomiaru długości pęknięć Vickersa, podczas ich stabilnego wzrostu, na powierzchni próbki w kształcie belki poddanej trójpunktowemu statycznemu zginaniu. Według tej metody określono współczynnik chi, charakteryzujący koncentrację naprężeń szczątkowych, wytworzonych w otoczeniu odcisku wgłębnika twardości Vickersa. Obserwacje przemieszczeń i odkształceń w płaszczyźnie oraz pozapłaszczyznowych przeprowadzono przy zastosowaniu interferometrii siatkowej. Odporność na pękanie wyznaczono także metodą wgłębnikowo-wytrzymałościową, podczas niestabilnego rozwoju pęknięć. Wartości KIC otrzymane z bezpośredniego pomiaru długości pęknięć Vickersa porównano z wartościami KIC otrzymanymi metodą konwencjonalną na próbkach typu SENB (ang. Single Edge Notched Beam) z pojedynczym karbem w kształcie "U", wytworzonym na drodze mechanicznej. Podczas stabilnego rozwoju pęknięć prowadzono też badania zachowania się krzywych R, charakteryzujących zmianę KR ze wzrostem pęknięcia. Określono parametry podkrytycznego wzrostu pęknięcia. Zbadano odporność materiału na wykruszenia powstające pod wpływem działania pęknięć bocznych, przy różnych wartościach sił obciążających wgłębnik twardości Vickersa. Próby eksploatacyjne przeprowadzono w procesie skrawania przy użyciu płytek wieloostrzowych, wykonanych z kompozytu ziarnistego z układu Al2O3-10% masy ZrO2N* (ZrO2 niestabilizowany), charakteryzującego się najwyższą odpornością na pękanie. Zastosowane płytki wykazały dobre właściwości użytkowe badanego materiału. Wyniki otrzymane z analizy badań pozwalają na ocenę przydatności spieków ceramicznych na ostrza narzędzi skrawających. Rozwiązanie przedstawionego problemu badawczego ma duże znaczenie technologiczno-produkcyjne, gdyż pozwala na wprowadzenie wiarygodnej kontroli jakości wyrobów narzędziowych i stwarza "narzędzie" do dalszych badań technologicznych w zakresie specjalnych spieków ceramicznych stosowanych do obróbki skrawaniem.

EN

A specific characteristic in fracture toughness measurement of advanced ceramics with particular reference to alpha-Al2O3 and Al2O3-ZrO2 composites has been presented. Own investigations determined the fracture toughness according to various methods. The carried out analysis and own measurements allow verifying and evaluating the usefulness of the proposed methods to determine the KIC of the representative cutting ceramics. Fracture toughness has been determined from direct measurement of the crack length, developed during the Vickers indentation test, as a function of indenter's load. Comparative calculations of the fracture toughness KIC have been performed according to analytical approaches proposed by different researchers authors. The modified method of direct crack measurement has also been used for determination of the fracture toughness. The method is based on the observation of the controlled crack growth on the tensile surface of the beam in the static three point bending test. According to this method the coefficient of the chi characterizing the residual indentation stress concentration around the Vickers hardness indent has been determined. Observations of in-plane and normal (out of plane) displacements and strains were made on using interferometry method. The fracture toughness was assessed by means of indentation strength in bending (ISB) method during unstable crack extension. The values of the KIC from Vickers cracks were compared with those obtained by conventional method on the mechanically notched specimen type SENB (Single Edge Notched Beam) with single "U" type notch. Further, investigations of R-curve behaviour, characterising change of KR with the crack growth were extended, during stable growth of cracks. The parameters of subcritical crack growth were determined. Chipping compliance of the advanced ceramics under different loads applied to the Vickers hardness indenter was tested. Operation tests made in cutting conditions using indexable inserts produced with Al2O3-10 wt.% ZrO2 N* (unstabilised ZrO2), have exhibited the highest fracture toughness. The tested inserts have offered better functional properties of these materials. Results, obtained from analysis, permit to evaluate ceramics usefulness for cutting tools edges. The research results allow not only introducing the reliable quality assurance of tools but also offering intelligent and practical technique for further technological investigations of the range of special tool ceramics.

3

Wpływ składu atmosfery na przebieg reakcyjnego spiekania ceramiki SiC.

Serkowski S.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 3-4

163-167

PL

Węglik krzemu jest materiałem o szczególnym znaczeniu w obszarze ceramiki zaawansowanej, ponieważ dzięki wysokiej trwałości i doskonałej wytrzymałości, również w wysokich temperaturach, znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach techniki. Dodatkowym atutem jest dobra odporność na utlenianie wynikająca z tworzenia się na jego powierzchni ochronnych warstewek SiO2. Odznacza się także wysoką odpornością na szoki termiczne jako wynik relatywnie niskiej rozszerzalności cieplnej i dobrego przewodnictwa ciepła. Wyroby z węglika krzemu można podzielić na trzy kategorie w zależności od techniki ich wytwarzania: reakcyjnego spiekania, spiekania pod ciśnieniem i spiekania (rekrystalizacji). Spiekanie reakcyjne to metoda polegająca na wytwarzaniu fazy wiążącej w spiekanym materiale w wyniku reakcji między węglem (lub jego prekursorem) a stałym lub ciekłym krzemem. Uzyskiwane w ten sposób tworzywa zawierają dość często nieprzereagowane resztki substratów. W układzie C-Si-O-N może powstawać szereg różnych faz: węglik krzemu, azotek krzemu, tlenoazotek krzemu oraz krzemionka. Dwa czynniki określają, które z tych faz stanowią fazy stabilne w tym systemie: temperatura i skład fazy gazowej. Także elementarne procesy syntezy faz stałych przebiegają z udziałem fazy gazowej i dlatego skład atmosfery ma istotny wpływ nie tylko na końcowy rezultat, ale i na szybkość procesów syntezy. W artykule określano warunki stabilności faz stałych w układzie C-Si-O-N. Równowagi miedzy SiC, Si3N4, Si2ON2, Si i SiO2 były określane dla różnych ciśnień parcjalnych tlenu i azotu przy założeniu wysokiej aktywności węgla. Badane próbki modelowe zawierające 40% mieszaniny reakcyjnej węgla i krzemu były spiekane w różnych atmosferach: wodoru, azotu, argonu i w zasypce koksowej. Wyniki analizy fazowej i badań mikroskopowych wykazały bardzo silny i przewidywalny wpływ atmosfery na skład spiekanego materiału. Także gęstość spieków i własności mechaniczne w silnym stopniu zależą od rodzaju fazy powstającej w fazie spiekania.

EN

Silicon carbide is an advanced engineering material that is expected to be used in a wide range of applications thanks to high hardness and good strength retention to high temperature. This phase has good oxidation resistance due to a protective SiO2 surface layer. Its thermal shock resistance is considered good for a ceramic due to its relatively low thermal expansion and high thermal conductivity. Silicon carbide in solid form can be grouped into three categories according to the processing used: reaction-sintered, hot-pressed and sintered. Reaction sintering refers to the reaction between carbon and silicon to form silicon carbide. A mixture of silicon carbide powder and carbon (or a carbonaceous precursor) is heated in the presence of solid or liquid silicon. The results is a nearly comlete conversion to silicon carbide, altough most materials made by this process contain an excess of carbon or silicon. In the system C-Si-O-N several different phase can be formed: silicon carbide, silicon nitride, oxy-silicon nitride and silica oxide. Two factors determine which product of the reaction in this system is stable: temperature and composition of gas phase. Also elementary processes of forming final phase run in gas phase so atmosphere has strong influence on speed of reaction and its final result. In the paper the stability of the phases in equilibrium is calculated for the C-Si-O-N system. Equilibria among SiC, Si3N4, Si2ON, Si, SiO2 and the gas phase are evaluated at different nitrogen and oxygen partial pressure for high carbon activity. Tested specimens containing 40% of the reaction mixture of carbon and silicon were sintered in different atmospheres: hydrogen, nitrogen, argon and under coal powder. Results of phase analysis and microscope observation show strong and predictable influence of gas phase for creating of final composition of sintered material. Density and mechanical behaviour also depend of the results of what kind of bonding phase was obtained.