Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of Additives on the Densification Processes and Properties of Silica-Based CMCs

Ko S.-Y., Yong S.-M., Lee S. J., Cheong D.-I., Baek S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 3

1485--1488

EN

The effect of additives on the densification behavior and mechanical properties of pure and additive (Zr, B and Mg)-added silica ceramics were investigated for their application to the matrix phase of a silica fiber reinforced silica (SiO2 /SiO2f ) composite. The additives affected the rate of densification and crystallization (or transformation) of the amorphous silica. Among the compositions, pure silica ceramics sintered at 900°C for 1h showed the maximum flexural strength. Based on the results, SiO2 /SiO2f was fabricated by a repeated vacuum-assisted infiltration method followed by the heat treatment at 900°C for 1h. The relative density of the composite was 78.2% with a flexural strength of 22.4 MPa. Fractography revealed that the composite was damaged by strong bonding at the fiber/matrix interface and the fracture of fiber.

2

Design, fabrication and characterization of ceramic-metal composites: an overview

Konopka K.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

137--145

EN

Composites are used for many different products in numerous industries applications. They satisfy the demand for new materials which combine dissimilar materials and represent properties which are not achievable by separate material. Among of them are ceramic matrix composites, especially with metal phase. Different systems have been developing. During the last years the composites with Al2O3, ZrO2 ceramic matrix and metals as Ni, Mo, Cu, W, Co have been intensively studied. Metallic particles embedded into ceramic matrix improved mechanical properties such as the toughness, the hardness and the wear resistance. Moreover, other properties as magnetic or electrical of ceramic-metal composites can be significantly changed. Because of that, ceramic- metal composites are considered as structural and functional materials. The final properties of ceramic-metal composites depend on their microstructure, which should be optimize by the design of metal size and distribution into ceramic matrix and selection of the fabrication method. This paper attempts to review the microstructures of ceramic-metal composites based on own experimental results. The following issues will be discussed: design the metal particles distribution into ceramic matrix, opportunities of processing in creating microstructures and fabrication of composites with complex shape and high dimensions, interactions in ceramic/metal interfaces, toughening mechanisms and properties of composites.

PL

Z kompozytów wykonywane są elementy wykorzystywane do różnych zastosowań przemysłowych. Wynika to z możliwości uzyskania w nich właściwości nie spełnianych przez pojedynczy materiał. Wśród kompozytów o osnowie ceramicznej intensywne prace prowadzone są nad kompozytami z wprowadzoną faza metaliczną. Do częściej badanych układów zalicza się ceramikę Al2O3 oraz ZrO2 w połączeniu z metalami jak Ni, Mo, Cu, W czy Co. Wprowadzenie cząstek metalu do osnowy ceramicznej zapewnia zwiększenie odporności na kruche pękanie przy zachowaniu wysokiej twardości. Jednocześnie inne właściwości, jak elektryczne czy magnetyczne, mogą być modyfikowane. Dlatego też coraz częściej kompozyty ceramika-metal są postrzegane jako materiały o możliwości zastosowania jako konstrukcyjne i funkcjonalne. Właściwości kompozytów ceramika-metal zależą od ich mikrostruktury, która powinna być optymalizowana poprzez proces projektowania rozmiaru i rozmieszczenia cząstek metalu w osnowie ceramicznej oraz dobór metody wytwarzania. W artykule przedstawiono przegląd mikrostruktury kompozytów ceramika-metal bazując na własnych pracach w tym zakresie. Analizowano sposób rozmieszczenia cząstek metalu w osnowie ceramicznej, zalety metod wytwarzania pozwalające na wykonywaniu złożonych kształtów próbek kompozytowych oraz o dużych rozmiarach. Omówiono oddziaływania na granicy międzyfazowej ceramika/metal oraz mechanizmy odpowiedzialne za wzrost odporności na kruche pękanie, jak i właściwości kompozytów.

3

Diffusion Bonding of Electroless Ni plated WC composite to Cu and AISI 316 Stainless Steel

Yonetken A., Cakmakkaya M., Erol A., Talas S.

Materials Science Poland

|

2011

|

Vol. 29, No. 1

15--21

EN

In this study, a composite containing WC (Tungsten Carbide) and Ni was produced by two different processing routes. Electroless Ni coated WC powders were consolidated and sintered at 1200 °C. Diffusion bonding couples of WC(Ni)-electrolytic Cu, WC(Ni)-AISI 316 stainless steel and WC(Ni)-WC(Ni) were manufactured by using a preloaded compression system under Ar atmosphere. Diffusion bonding was carried out at varying bonding temperatures; 750 °C for (WC)Ni-Cu diffusion couple and 1200 °C for (WC)Ni-(WC)Ni and (WC)Ni-AISI 316 stainless steel diffusion couples. Standard metallographic techniques, Scanning Electron Microscopy and a shear test were employed to characterize the microstructure of bondline and mechanical properties of each diffusion couple, respectively.

4

Effects of B4C addition on the microstructural and thermal properties of hot pressed SiC ceramic matrix composites

Keçeli Z., Ögünç H., Boyraz T., Gökçe H., Addemir O., Lütfi Öveçođlu M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 37, nr 2

428-433

EN

Purpose: The purpose of paper is to evaluate effects of B4C addition on the microstructural and thermal properties of hot pressed SiC ceramic matrix composites. Design/methodology/approach: The effect of B4C addition on microstructural and thermal properties of the SiC-B4C powder composites were investigated after high energy milling and hot pressing. SiC powders containing 5wt%, 10wt%, 15wt% B4C were mechanically alloyed in a high energy ball mill for 8 h. Findings: Microstructural characterisation investigations (SEM, XRD) were carried out on mechanically alloyed SiC powder composites containing 5 wt %, 10 wt %, 15 wt % B4C powders and on these powder composites sintered in vacuum at 50 MPa at 2100şC. The thermal properties were characterised using DTA, TGA and dilatometer. The results were evaluated. Research limitations/implications: In this study, the effect of B4C addition on microstructural and mechanical properties of the SiC-B4C powder composites was investigated after high energy milling and hot pressing. Originality/value: Ceramic matrix composite (CMC) material systems are stimulating a lot of interest to be used and provide unique properties for aircraft and land-based turbine engines, defence applications, rocket motors, aerospace hot structures and industrial applications. Boron carbide (B4C)-silicon carbide (SiC) ceramic composites are very promising armour materials because they are intrinsically very hard. Advanced SiC-based armour is desired so that the projectile is completely defeated without penetrating the ceramic armour.

5

Effects of B4C addition on the microstructural and thermal properties of hot pressed SiC ceramic matrix composites

Keceli Z., Ogunc H., Gokce H., Addemir O., Ovecoglu M. L., Boyraz T.

Archives of Materials Science

|

2008

|

Vol. 29, nr 1-2

41-49

EN

Ceramic matrix composite (CMC) material systems are receiving a great interest to be used and provides unique properties for aircraft and land-based turbine engines, defence applications, rocket motors, aerospace hot structures and industrial applications. Boron carbide (B4C)-silicon carbide (SiC) ceramic composites are very promising armor materials because they are intrinsically very hard. Advanced SiC-based armor is desired such that the projectile is completely defetaed without penetrating the ceramic armor. The effect of B4C addition on microstructural and thermal properties of the SiC-B4C powder composites were investigated after high energy milling and hot pressing. SiC powders containing 5wt%, 10wt%, 15wt% B4C were mechanically alloyed in a high energy ball mill for 8 h. Microstructural characterization investigations (SEM, XRD) were carried out on mechanically alloyed SiC powder composites containing 5 wt%, 10 wt%, 15 wt% B4C powders and on these powder composites sintered in vacuum at 50 MPa at 2100 degree C. The thermal properties were characterized using DTA, TGA and dilatometer. The results were evaluated.

6

Rola TiO2 w kształtowaniu mikrostruktury, składu fazowego i właściwości mechanicznych kompozytów Ca-TZP/WC

Pyda W., Moskała N., Pyda A.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 1

63-68

PL

Kompozyty z osnową ceramiczną (CMC) w układzie składającym się z polikrystalicznego dwutlenku cyrkonu w odmianie tetragonalnej stabilizowanej tlenkiem wapnia i z cząstek węglika wolframu (Ca-TZP/WC) przygotowano tradycyjnym sposobem, polegającym na mieszaniu składowych proszków i ich konsolidacji drogą prasowania na gorąco. Wykorzystano nanometryczny proszek zawierający 7% mol. CaO w roztworze stałym z ZrO2, krystalizowany w warunkach hydrotermalnych, oraz submikronowy, handlowy proszek WC. Nanoproszek dwutlenku cyrkonu domieszkowano dwutlenkiem tytanu w ilości nieprzekraczającej 1,5% mol., wykorzystując do tego celu metodę współstrącania. Kompozyty zawierały 10% obj. cząstek WC. Zbadano wpływ dodatku TiO2 oraz temperatury prasowania na gorąco na skład fazowy, mikrostrukturę i właściwości mechaniczne kompozytów Ca-TZP/WC. Dodatek TiO2 eliminował niejednorodności mikrostrukturalne osnowy cyrkoniowej. Stwierdzono zmniejszenie się krytycznego rozmiaru ziaren tetragonalnego ZrO2 wraz ze wzrostem zawartości TiO2 w roztworze stałym. Fakt ten sprzyjał przemianie tetragonalnej odmiany ZrO2 w jednoskośną. Zarówno wtrącenia WC, jak i dodatek TiO2 w badanym zakresie stężeń powodowały zmniejszenie rozmiaru ziaren osnowy cyrkoniowej, co przeciwnie, sprzyjało zachowaniu fazy tetragonalnej ZrO2 w mikrostrukturze tworzyw. Przyczyny redukcji rozmiaru ziaren ZrO2 poddano dyskusji. Stwierdzono wzrost wytrzymałości na zginanie kompozytów (do wartości 1,3 š0,1 GPa) w porównaniu z materiałem osnowy.

EN

Ceramic matrix composites (CMC) in the system composed of tetragonal polycrystalline zirconia stabilized with calcia and WC particulates (Ca-TZP/WC) have been prepared by using a conventional way which involved mixing component powders and their consolidation by hot pressing. The hydrothermally crystallized nanometric zirconia powder containing 7 mol % CaO in solid solution with ZrO2 and the commercial WC one were used. TiO2 was introduced to the zirconia nanopowder in amount not exceeded 1.5 mol % by means of a co-precipitation method. The composites contained 10% of the WC particulates by volume. An effect of the TiO2 content and hot pressing temperature on phase composition, microstructure and mechanical properties of the Ca-TZP/WC composites was studied. The TiO2 additive eliminated microstructural inhomogeneities of the zirconia matrix. Reduction of a critical size of the tetragonal grains with TiO2 content has been found. This favoured transformation of the tetragonal ZrO2 polymorph to monoclinic. Both the WC inclusions and TiO2 additive caused a decrease of the zirconia matrix grain size. In reverse, this favoured retention of the tetragonal phase in the material microstructures. Reasons for the zirconia grain size reduction are discussed. The improved strength (up to 1.3 š0.1 GPa) nas been found in the composites when compared with the matrix material.

7

Fiber-reinforced ceramic matrix composites: state of the art, challenge and perspective

Naslain R.R.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 1

3-18

EN

Ceramic matrix composites (CMCs) are non-brittle structural ceramics for application at high temperatures. They consist of ceramic fibers embedded in a ceramic matrix, the fiber/matrix bonding being controlled through weak enough interphase. CMCs are processed following gas, liquid or powder routes. Their main properties are presented and discussed, including mechanical behavior, thermal conductivity, dimensional stability, friction and the effects of an oxidizing atmosphere or nuclear radiations. Finally, the applications of CMCs are briefly presented in rocket motors, spacecraft thermal protection, aerojet engines and cogeneration gas turbines, braking systems and high temperature nuclear reactors.

PL

Kompozyty o osnowie ceramicznej (CMCs) są niekruchymi konstrukcyjnymi materiałami ceramicznymi stosowanymi w wysokich temperaturach. Składają się z włókien ceramicznych otoczonych ceramiczną osnową, przy czym o wiązaniu włókien z osnową decyduje odpowiednio słaba faza pośrednia. Kompozyty te wytwarza się metodami wykorzystującymi fazę gazową, fazę ciekłą albo technologie proszkowe. Zaprezentowano i omówiono ich podstawowe właściwości, do których należą właściwości mechaniczne, przewodność cieplna, stabilność wymiarowa, tarcie i wpływ atmosfery utleniającej oraz promieniowania jądrowego. Na koniec przedstawiono pokrótce zastosowania CMCs w silnikach rakietowych, osłonach termicznych statków kosmicznych, silnikach odrzutowych i turbinach gazowych, w układach hamulcowych i w wysokotemperaturowych reaktorach jądrowych.