Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of solid loading in the gel-casting process on the microstructure and properties of porous YSZ ceramics

Wang Chang-An, Hao Bianlei, Hu Liangfa, Lang Ying

Materiały Ceramiczne

|

2019

|

T. 71, nr 4

356--361

EN

With the development of hypersonic space vehicles for near space, high requirements have been put forward to heat insulation materials. In this work, porous yttria-stabilized zirconia (8 mol%Y2O3-ZrO2, YSZ) ceramics with different solid loading were fabricated by tert-butyl alcohol (TBA)-based gel-casting process. After sintered at the same conditions (1550 °C for 2 h), the sintered YSZ ceramics with different porosity, open porosity, pore size distribution and microstructure were obtained. The relationships between compressive strength and microstructure, room-temperature thermal conductivity and microstructure were discussed, respectively. Porous YSZ ceramics with porosity ranging from 56.4% to 66.9% were fabricated by adjusting the solid loading in the initial slurry. A uniform pore size distribution was observed in each sample. The compressive strength of porous YSZ ceramics was 26.8-35.0 MPa. The room-temperature thermal conductivity of porous YSZ ceramics was between 0.205 W/(mK) and 0.337 W/(mK). Moreover, the compressive strength and the thermal conductivity at room temperature of the porous YSZ ceramics decreased with the increase of porosity, respectively.

PL

Wraz z rozwojem hipersonicznych pojazdów kosmicznych do bliskiej przestrzeni kosmicznej stawiane są wysokie wymagania dotyczące materiałów termoizolacyjnych. W tej pracy porowate materiały ceramiczne z tlenku cyrkonu stabilizowanego tlenkiem cyrkonu (8% mol. Y2O3-ZrO2, YSZ) o różnej zawartości fazy stałej wytworzono metodą odlewania żelowego na bazie alkoholu tert-butylowego (TBA). Po spiekaniu w tych samych warunkach (1550 °C przez 2 godz.) otrzymano spiekaną ceramikę YSZ o różnej porowatości, porowatości otwartej, rozkładzie wielkości porów i mikrostrukturze. Omówiono zależności między wytrzymałością na ściskanie a mikrostrukturą oraz przewodnością cieplną w temperaturze pokojowej i mikrostrukturą. Porowatą ceramikę YSZ o porowatości w zakresie od 56,4% do 66,9% wytworzono przez dostosowanie udziału fazy stałej w wyjściowej zawiesinie. W każdej próbce zaobserwowano jednorodny rozkład wielkości porów. Wytrzymałość na ściskanie porowatej ceramiki YSZ wynosiła 26,8-35,0 MPa. Przewodność cieplna porowatej ceramiki YSZ w temperaturze pokojowej wynosiła od 0,205 W/(mK) do 0,337 W/(m•K). Ponadto wytrzymałość na ściskanie i przewodność cieplna w temperaturze pokojowej porowatej ceramiki YSZ zmniejszały się odpowiednio wraz ze wzrostem porowatości.

2

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.

3

Investigating the Effects of Gel Casting Parameters on the Suspension Rheology and Mechanical Properties of Titanium Carbide Green Body

Foratirad H., Baharvandi H. R., Maragheh M. G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 2

581--588

EN

In this paper the chemo-rheological behavior of aqueous TiC suspension and physical properties of gelcasted green body were investigated. The monomer system used in this project was acrylamide (AM) and methylenebisacrylamide (MBAM). Polymerisation reaction was promoted by the addition of tetramethyl ethylenediamine as a catalyst and ammonium persulfate as a initiator. The effects of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), polyethylenimine (PEI) and polyethylene glycol (PEG) dispersants on the premix solution containing TiC powder have been studied via observation of the zeta potential and rheological behavior. The optimal amount of TMAH was achieved 0.4 wt.% at pH 9. The chemorheological results showed that the gelation time decreased and viscosity increased with increasing the monomer content, solid loading, initiator amount and temperature. The highest flexural strength of gel casted green body was obtained with 50 vol% solid loading and 25 wt.% monomers content.

4

Wytwarzanie ceramiki SiC metodą odlewania żelowego z wykorzystaniem układu żelującego Sizol-chlorek amonu

Psiuk B., Lipowska B., Czechowska K., Gerle A., Stanek M., Śliwa A.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 3

243--251

PL

Artykuł dotyczy prac nad otrzymaniem tworzywa z SiC na drodze odlewania żelowego (ang. gel-casting) w oparciu o zawiesinę, w której dyspergatorem był zol krzemionkowy. Bazując na drobnych frakcjach SiC, uzyskano tworzywo drobnoporowate o wysokiej porowatości otwartej. Po wypaleniu w 600 °C w atmosferze powietrza ceramika charakteryzowała się wytrzymałością na zginanie bliską 10 MPa. Wypalenie próbki w temperaturze 1600 °C w atmosferze azotu dało wynik wytrzymałości przekraczający 50 MPa.

EN

The article concerns works aimed at obtaining a silicon carbide material by the gelcasting method, based on a suspension in which the dispersing agent is a silica sol. Based on fine SiC fractions, a fine-porous material of high open porosity was obtained. After firing at 600 °C in air, a ceramic material’s bending strength was nearly 10 MPa. Firing the sample at 1600 °C in nitrogen resulted in an increase of the strength value to more than 50 MPa.

5

Wpływ właściwości reologicznych zawiesin Ti2AlC na mikrostrukturę porowatych węglików wytworzonych metodą żelowania spienionej zawiesiny

Chmielarz A., Potoczek M.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 1

4 -- 8

PL

Termodynamicznie stabilne węgliki o budowie nanolaminatowej stanowią grupę materiałów łączących w sobie cechy zarówno metali, jak i ceramiki. Materiały te wytworzone w postaci porowatej mogą być zastosowane między innymi jako przewodzące prąd elektryczny podłoża do katalizatorów oraz matryce do kompozytów o strukturze infiltrowanej. W niniejszej pracy wykorzystano metodę żelowania spienionej zawiesiny do wytworzenia porowatych tworzyw z Ti2AlC. W roli środka żelującego użyto agarozę. Przygotowano gęstwy o różnych stężeniach agarozy: 0,8%, 1,1% oraz 1,3% wag. w przeliczeniu na masę proszku ceramicznego, które następnie spieniano i żelowano w celu sporządzenia porowatych kształtek. Stwierdzono, że lepkość zawiesiny Ti2AlC przeznaczonej do spieniania jest czynnikiem kształtującym porowatość całkowitą oraz rozmiar komórek pianki i okien w ściankach komórek. Wraz ze wzrostem lepkości zawiesiny przeznaczonej do spieniania zaobserwowano zmniejszanie porowatości całkowitej w piankach oraz rozmiaru komórek pianki i okien w ściankach komórek.

EN

Ternary carbides such as MAX phases are nano-layered ceramics that exhibit a unique combination of characteristics typical of both ceramics and metals. In porous forms they can be used for example as catalyst supports or as preforms for metal-ceramic interpenetrating composites. In this work porous Ti2AlC foams were manufactured by the gel-casting method with the use of agarose as a gelling agent. The rheological properties of Ti2AlC slurries with different agarose content were investigated. A correlation between the viscosity of the starting slurry and the microstructure of the final foam has been found. The mean cell size and window size as well as the total porosity decreased with increasing agarose concentration in the starting slurry.

6

Dense and porous zirconia prepared by gelatine and agar gel-casting: microstructural and mechanical characterization

Tulliani J.M., Bartuli C., Bemporad E., Cavalieri A., Tirillo J., Pulci G., Sebastiani M.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 1

109-116

EN

Dense and cellular yttria-tetragonal zirconia polycrystal (Y-TZP) bodies were produced by using a natural gelatine and two different agars as gelling agents, while commercial polyethylene (PE) spheres were added (125 to 300 žm diameter) as a volatile pore forming agent to create 50-65 vol.% spherical macro-pores, uniformly distributed in a micro-porous matrix. The microstructure of all dense and cellular ceramics was characterized by FEG-SEM and Focused Ion Beam (FIB) techniques. The mechanical properties of both dense and porous samples were investigated at the microscale by nanoindentation testing, while the influence of microporosity was obtained by the analysis of hardness and modulus depth profiles, coupled with FIB-SEM section observations of selected indentation marks. Mechanical characterization at the macroscale consisted of uniaxial compression tests and four point bending tests.

PL

Wytworzono gęste i komórkowe polikrystaliczne materiały tlenku cyrkonu stabilizowanego tlenkiem itru, wykorzystując naturalną żelatynę i dwa rodzaje agarozy, jako czynniki żelujące, przy czym komercyjne kule polietylenowe (PE) o średnicach 125 do 300 žm dodano, jako lotny czynnik porotwórczy, aby wytworzyć 50-65 % obj. kulistych makroporów rozproszonych równomiernie w mikroporowatej osnowie. Mikrostrukturę otrzymanej ceramiki, zarówno gęstej jak i komórkowej, scharakteryzowano za pomocą technik FEG-SEM i zogniskowanej wiązki jonów (focused ion beam, FIB). Właściwości mechaniczne, zarówno gęstych jak i porowatych próbek, określono w mikroskali za pomocą badania nanoodcisków (nanoindentation testing), natomiast wpływ mikroporowatości uzyskano na podstawie analizy profili głębokościowych twardości i modułu w połączeniu z obserwacjami SEM wybranych odcisków na przekrojach otrzymanych za pomocą FIB. Charakterystyka mechaniczna w makroskali objęła testy jednoosiowego ściskania i czteropunktowego zginania.