Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The production of polycrystalline single-phase YAP ceramics from the wet chemical way derived powders

Smoleń Jakub, Michalik Daniel, Szczęch Krzysztof, Pawlik Tomasz, Sopicka-Lizer Małgorzata, Plewa Julian

Materiały Ceramiczne

|

2020

|

T. 72, nr 4

247--259

EN

The subject of the research is the preparation of yttrium aluminium perovskite YAlO3 (YAP) precursor powder and its free sintering ability. In the conducted research, the influence of the application of chemical methods of precursor powder preparation on its properties, phase composition after thermal treatment and the ability to obtain dense ceramics was checked. The precursor samples were prepared by the Pechini sol-gel and co-precipitation methods and by the combustion method using fuels in the form of citric acid or tris (hydroxymethyl) aminomethane (HOCH2)3CNH2. After calcination of the precursors and thermal treatment at 1600 °C, it was shown that the highest sinter density and the highest phase purity were obtained for ceramics obtained from the powder obtained from combustion with TRIS fuel. The sinterability studies and the development of phase composition depending on the temperature indicate that the most favourable properties of YAP ceramics (99% YAP) are obtained by free sintering of the selected precursor powder at 1400 °C.

PL

Przedmiotem badań jest otrzymywanie proszku prekursora perowskitu itrowo-glinowego YAlO3 (YAP) i jego zdolność do spiekania swobodnego. W przeprowadzonych badaniach sprawdzono wpływ zastosowania chemicznych metod przygotowania proszku prekursora na jego właściwości, skład fazowy po obróbce termicznej i zdolność do uzyskania gęstej ceramiki. Próbki prekursorów przygotowano metodą zol-żel Pechiniego, współstrącania oraz metodą spalania z użyciem paliwa w postaci kwasu cytrynowego lub tris (hydroksymetylo) aminometanu (HOCH2)3CNH2. Po kalcynacji prekursorów oraz obróbce termicznej w 1600 °C wykazano, że najwyższą gęstość spieków i najwyższą czystość fazową uzyskano dla ceramiki otrzymanej z proszku pochodzącego ze spalania z udziałem paliwa TRIS. Badania podatności na spiekanie i rozwój składu fazowego w zależności od temperatury wskazują, że najkorzystniejsze własności ceramiki YAP-u (99% YAP) otrzymuje się przez spiekanie swobodne wybranego proszku prekursora w 1400 °C.

2

LMO Ceramics Microstructure

Bruś B., Zarycka A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

857--862

EN

The aim of this work was to characterize the microstructure of LMO type ceramics. The ceramics obtained by the free sintering at two temperatures 1473 K and 1573 K and two sintering times 6 and 12 h was the test material. One series was also obtained by the hot pressing method for a comparison. In all the cases the material synthesis was conducted by the solid-state reaction method at 1173 for 24 h. Photographs of the specimen fractures were taken by a scanning electron microscope to characterize the microstructure of the ceramics obtained in a more detailed way. The VISILOG 4 system, enabling to calculate a lot of parameters characterizing the material microstructure, such as e.g.: a number of grains on the unit area, an average grain size, shape indexes of the grains in question, was used as well. It allows determining a grain size distribution, and a frequency of presence of grains with the specific shape index. By analyzing a set of the parameters obtained an influence of the technological conditions on the microstructure of the material in question, and on its properties and applicability at the same time can be determined.

3

Wpływ warunków procesu spiekania na wybrane właściwości kompozytu TiN-TiB2

Wyżga P., Zybura-Skrabalak M., Jaworska L., Szutkowska M.

Prace Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania. Zeszyty Naukowe

|

2015

|

nr 91

125--125

PL

Azotki i borki metali przejściowych z grupy IV, V, VI układu okresowego (np. Ti, Zr, Nb, Ta) charakteryzują się dobrymi właściwościami mechanicznymi, takimi jak twardość, moduł Younga czy odporność na działanie wysokich temperatur. W porównaniu z tlenkami odznaczają się lepszą stabilnością chemiczną w wysokich temperaturach i odpornością na pękanie powierzchniowe. Kombinacja tych właściwości powoduje, że coraz częściej podejmowane są próby otrzymania kompozytów o osnowie borków i azotków, o jak najlepszym zagęszczeniu, do zastosowań wysokotemperaturowych oraz do pracy w warunkach zużycia ściernego. Dotychczasowe badania wykazały, że kompozyt TiN–TiB2 charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami tribologicznymi w wysokich temperaturach. Niska spiekalność azotków i borków wynika z ich wysokiej temperatury topnienia oraz niskiego współczynnika dyfuzji. Według danych literaturowych trudności w otrzymywaniu kompozytów TiN–TiB2 wiążą się również z utratą azotu podczas spiekania, które to zjawisko obserwujemy w temperaturach powyżej 1800°C. Proces ten wpływa na wzrost porowatości i obniżenie właściwości mechanicznych kompozytu. Otrzymanie kompozytu składającego się z tych dwóch faz, o wysokim stopniu zagęszczenia, w tym przypadku jest trudne do realizacji metodami konwencjonalnymi, dlatego prowadzone są próby spiekania z wykorzystaniem reakcyjnej metody SHS, która wymaga zastosowania prekursorów Ti, BN, B lub TiH2 i BN. Mieszanki proszków TiN–TiB2 spiekane są zazwyczaj metodami HP, HIP, ciśnieniowymi z bezpośrednim grzaniem przepływającym prądem SPS/FAST lub reakcyjnie (SPS–SHS). Wytworzenie kompozytu TiN–TiB2 o dobrych właściwościach mogłoby poszerzyć zastosowanie TiN i TiB2, ograniczone ze względu na trudną spiekalność. W prezentowanej pracy przeprowadzono analizę wpływu dodatku TiB2 na spiekalność i właściwości fizyczno-mechaniczne kompozytów TiN–TiB2 z wykorzystaniem różnych metod spiekania tj. swobodnego, mikrofalowego, SPS/FAST, HP–HT. Przeprowadzono analizę spiekalności mieszanek mikrometrycznych i nanometrycznych proszków TiN–TiB2. Zastosowano dwa rodzaje mieszanek: 70% mas. TiN – 30% mas. TiB2, 50% mas. TiN – 50% mas. TiB2. Z analizy wykresu fazowego materiałów TiN–TiB2 wynika, że temperatura topnienia wytypowanych mieszanek powinna być niższa od temperatury topnienia każdej z faz TiN i TiB2. Badania wykazały, że kompozyt z 30% mas. TiB2 ma wyższą gęstość względną od kompozytów z 50% masy TiB2. Materiały o najwyższych właściwościach fizycznych i mechanicznych otrzymano z proszków mikrometrycznych o składzie 70% mas. TiN – 30% mas. TiB2 i 50% mas. TiN – 50% mas. TiB2. Uzyskane właściwości fizyczne i mechaniczne w spiekach TiN–TiB2 otrzymanych metodami wykorzystującymi podwyższone ciśnienie SPS/FAST, HP–HT, wskazuje na możliwość spiekania tych materiałów w temperaturze niższej o 600°C w porównaniu do spiekania swobodnego. W typowym procesie spiekania swobodnego wygrzewanie w temperaturze wytrzymania trwa godzinę, podczas gdy spiekanie SPS/FAST i HP–HT w przypadku badanych kompozytów wyniosło odpowiednio 5 minut i 40 sekund. Z rezultatów badań wynika, że metody ciśnieniowe intensyfikują procesy dyfuzyjne, co prowadzi do ograniczenia czasu spiekania do kilku minut w metodzie SPS/FAST lub sekund w metodzie wysokociśnieniowej. Wykazano jednoznacznie korzystny wpływ metody SPS/FAST na proces spiekania kompozytu TiN–TiB2. Materiały spiekane tą metodą charakteryzują się korzystnym ściskającym charakterem naprężeń na powierzchni kompozytu i niewielkim rozrostem ziarna w porównaniu do spieków o tym samym składzie fazowym, otrzymanych metodą spiekania swobodnego. Wykazano także konieczność stosowania ciśnieniowych metod spiekania w przypadku nanoproszków TiN–TiB2. Uzyskane wyniki badań potwierdzają tezę, że zastosowanie niekonwencjonalnych technik spiekania pozwala otrzymać materiały o wyższym zagęszczeniu i lepszych właściwościach fizycznych i mechanicznych w porównaniu do materiałów otrzymanych metodą spiekania swobodnego, szczególnie w odniesieniu do nanoproszków TiN–TiB2.

EN

The work was carried out to investigate the influence of sintering conditions on nano and micropowders of TiN–TiB2. The conventional, microwave, SPS/FAST, and HP–HT sintering methods were used. Two types of mixtures containing 70% TiN - 30% TiB2 and 50% TiN – 50% TiB2 by mass were sintered. The analyzes of chemical and phase composition, microstructure examination by SEM and TEM, measurements of internal stresses, selected physical and mechanical properties (density, Young's modulus, microhardness, surface cracking resistance) and measurement of the nitrogen content by extracting heat were carried out. It has been clearly demonstrated that pressure methods of sintering like SPS/FAST and HP–HT have beneficial effect on consolidation process of the TiN–TiB2 composite. Materials sintered by these methods were characterized by good physical and mechanical properties. It was also shown that there is a need to use pressure method of compaction during sintering of TiN–TiB2 nanoparticles. The results confirm the thesis that the use of non-conventional sintering techniques allows to obtain materials with higher density and better physical and mechanical properties compared to the materials obtained by free sintering, particularly with regard to TiN–TiB2 nanopowders.

4

Properties of alumina ceramics obtained by conventional and non-conventional methods for sintering ceramics

Figiel P., Rozmus M., Smuk B.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2011

|

Vol. 48, nr 1

29--30

EN

Purpose: The aim of this study was to obtain ceramic alumina materials by using the conventional free sintering process, 2.45 GHz microwave sintering (MW) and spark plasma sintering (SPS). Technical and ultra-pure alumina was used to obtain specimens. The effect of temperature and time of sintering on the density, porosity, Young’s modulus and Vickers hardness of Al2O3 ceramics was determined. Mechanical and physical properties of the obtained materials were compared between the methods of sintering. Design/methodology/approach: Al2O3 ceramics materials were sintered by the conventional free-sintering process and the non-conventional methods comprise microwave sintering and spark plasma sintering. Density, porosity, elastic modulus and Vickers hardness were determined for the obtained materials from technical and ultra-pure alumina. Findings: The use of advanced sintering processes allowed the authors to receive alumina ceramic materials with good mechanical and physical properties at the time of one minute for microwave sintering to ten minutes for spark plasma sintering. According to the theory sintering temperature increases with increasing of alumina purity, which was confirmed in the carried out works on the basis of Young’s modulus values and density values. Practical implications: Alumina ceramics made by the microwave sintering process and spark plasma sintering can be applied as the ceramics for cutting tools and also elements of the pharmaceutical equipment because microwave sintering ensures purity of the sintered materials. Originality/value: The non-conventional methods for sintering ceramics primarily comprises (SPS) and (MW). SPS simultaneously applies pulsed electrical current and pressure directly on the sample leading to densification at relatively lower temperatures and short retention times. In the recent years, MW occurred as an advanced sintering technique in the world. Among many works on sintering alumina and alumina-composites until now there have been no reports of microwave sintering of alumina in Poland. Microwave sintering offers increased density and requires lower sintering temperature and time. Shorter sintering prevents the grain growth process, which provides better microstructure and, thanks to these, better mechanical and physical properties. Keywords: Ultra-pure alumina; Microwave sintering; Spark plasma sintering; Free sintering; Mechanical properties.