Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

SiC-based composites made with SHS derived powders

Wojteczko Kamil, Wojteczko Agnieszka, Strzelecka Marta, Jach Katarzyna, Rosiński Marcin, Liu Yongsheng, Znahg Chengyu, Bućko Mirosław M., Pędzich Zbigniew

Composites Theory and Practice

|

2020

|

R. 20, nr 1

17--22

EN

The applications of silicon carbide-based composites at extremely high temperatures and under high partial pressure of water vapor require some modifications of the silicon carbide structure and microstructure in order to increase the reliability of the composite component. One of the methods of such modification could be to introduce phases containing yttria or chromia compounds into the composite microstructure. The presented paper reports the results of investigations on the SHS of silicon carbide powders enriched with yttrium or chromium precursors. It was experimentally proven that it is possible by the means of the SHS technique to obtain powders containing only silicon carbide and dispersions of yttrium silicate or yttrium silicide. Such powders were consequently compacted by hot-pressing or the U-FAST technique. The level of densification and the phase compositions of the materials were characterized. It was found that the sintering conditions determine the phase compositions of the sintered samples. Consolidation using the hot-pressing technique leads to the decomposition of silicon carbide and reduction of the remaining starting phases. As an effect, free graphite and carbide phases (YC2 or Cr3C2) appear in the sintered samples. Applying the U-FAST technique and short sintering times lasting a few minutes allows some yttium-silicon phases from the SiC-Y system (oxide, carbide, silicide) to be preserved in the sintered material. In the SiC-Cr system after U-FAST consolidation the CrSi2 silicide phase was preserved, which is not desirable in the final material because of its relatively low melting point of 1470°C.

PL

Zastosowania materiałów kompozytowych na bazie węglika krzemu w warunkach ekstremalnie wysokich temperatur i pod wysokim ciśnieniem parcjalnym pary wodnej wymagają pewnej modyfikacji struktury oraz mikrostruktury węglika krzemu, w celu zwiększania niezawodności kompozytowego komponentu. Jednym ze sposobów takiej modyfikacji może być wprowadzenie do mikrostruktury kompozytowej faz zawierających itr lub chrom. Niniejsza praca prezentuje wyniki badań, otrzymanych syntezą SHS, proszków kompozytowych na osnowie węglika krzemu wzbogaconej prekursorami itru i chromu. Dowiedziono eksperymentalnie, że jest możliwe uzyskanie metodą SHS proszków zawierających tylko węglik krzemu i wtrącenia krzemianu itru lub krzemku itru. Wytworzone proszki zostały poddane zagęszczaniu za pomocą dwóch różnych metod, tj. prasowania na gorąco (HP) oraz techniki U-FAST. Scharakteryzowano poziom zagęszczenia otrzymanych spieków kompozytowych oraz ich skład fazowy. Stwierdzono, że warunki spiekania determinują skład fazowy spieków. Zagęszczanie przez hot-pressing prowadzi do rozkładu węglika krzemu i do redukcji pozostałych faz wyjściowych, w wyniku czego w spiekach pojawia się wolny grafit oraz fazy węglikowe (YC2 lub Cr3C2). Zastosowanie techniki U-FAST i krótkich, kilkuminutowych czasów spiekania pozwala na zachowanie w spiekach z układu SiC-Y faz itrowo-krzemowych (tlenku, węglika i krzemku). W spiekach z układu SiC-Cr zachowana zostaje faza krzemkowa CrSi2, która nie jest pożądana w finalnym materiale ze względu na niską temperaturę topnienia 1470°C.

2

Processing And Properties Of MAX Phases – Based Materials Using SHS Technique

Chlubny L., Lis J., Chabior K., Chachlowska P., Kapusta C.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

859--863

EN

Authors present results of works on the interesting new group of advanced ceramics called MAX phases – Ti-based ternary carbides and nitrides. They have an original layered structure involved highly anisotropic properties laying between ceramics and metals, with high elastic modulus, low hardness, very high fracture toughness and high electrical and heat conductivity. Using Self-Propagating High-Temperature Synthesis (SHS) in the combustion regime it is possible to prepare MAX phases-rich powders that can be used as the precursors for preparation of dense MAX polycrystals by presureless sintering or hot-pressing. Different novel Ti-based phases with layered structures, namely: Ti3AlC2 and Ti2AlC have been synthesized in a combustion regime. The possibility of controlling of combustion phenomena for obtaining near single-phase products is discussed in details as well as some of properties of the materials tested as structure and functional ceramics.

PL

Autorzy przedstawiają wyniki badań nad nową interesującą grupą zaawansowanych materiałów ceramicznych nazywanych fazami MAX – potrójnymi węglikami i azotkami tytanowymi. Posiadają one oryginalną strukturę warstwową, z której wynikają silnie anizotropowe właściwości (wysokie moduły sprężystości, niska twardość, bardzo wysoka odporność na kruche pękanie, dobre właściwości elektryczne i cieplne) umiejscawiające je pomiędzy ceramiką a metalami. Dzięki zastosowaniu Samorozwijającej się Syntezy Wysokotemperaturowej SHS możliwe było otrzymywanie bogatych w fazy MAX proszków, mogących służyć jako prekursory w preparatyce gęstych polikryształów za pomocą spiekania pod ciśnieniem lub swobodnego. Przeprowadzone zostały syntezy dwóch materiałów warstwowych: Ti3AlC2 i Ti2AlC. W artykule przedstawiono możliwości kontrolowania procesu spalania w celu uzyskania niemal jednofazowych produktów a także przedstawiono niektóre właściwości badanych materiałów pod kątem zastosowania jako materiały funkcjonalne i strukturalne.

3

Spiekanie tworzyw B4C z dodatkami TiB2, TiC lub TiN

Rutkowski P., Górny G., Góra S.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 2

156--164

PL

Niniejsza praca dotyczy porównania różnych metod spiekania tworzyw z osnową węglika boru. W celu podwyższenia odporności na kruche pękanie do materiału wprowadzano fazy mogące generować naprężenia w materiale ze względu na różnicę współczynników rozszerzalności. Jako fazę dyspergowaną użyto węglik tytanu, azotek tytanu i dwuborek tytanu w ilości do 20% objętościowych. Tworzywa uzyskiwano na drodze spiekania swobodnego, prasowania na gorąco oraz SPS (ang. spark plasma sintering). Określono i poddano analizie ich skład fazowy, mikrostrukturę, zagęszczenie oraz podstawowe właściwości mechaniczne. Na bazie przeprowadzonych badań wykazano, że technika SPS nie nadaje się do spiekania tego typu tworzyw kompozytowych oraz, że najbardziej obiecującym układem jest B4C-TiB2 otrzymywany drogą prasowania na gorąco. Wprowadzenie fazy dwuborku tytanu do osnowy B4C w ilości nie większej niż 15% obj. spowodowało podwyższenie twardości, wytrzymałości na zginanie oraz odporności na kruche pękanie wytworzonych kompozytów w porównaniu z czystymi materiałami B4C.

EN

In the work, different sintering methods of boron carbide based materials were compared. Phases, that lead to generation of thermal stresses, were incorporated to the composites’ matrix to enhance fracture toughness. The stresses can be generated because of a difference in thermal expansion coefficients of constituent phases. Titanium carbide, titanium nitride and titanium diboride were used as the dispersed particles in the boron carbide matrix in quantities up to 20 vol.%. The particulate composites were obtained on the way of pressureless sintering, hot-pressing and spark plasma sintering. The phase composition, microstructural features, densification and basic mechanical properties were determined for the sintered composite materials, and analyzed. On the base of recorded results it was shown that the SPS technique cannot be applied for sintering of these materials. The B4C-TiB2 hot-pressed composite system manifested to be the most promising one. The incorporation of smaller than 15 vol.% of TiB2 to the B4C matrix caused an increase in hardness, bending strength and fracture toughness of the hot-pressed composites when compared to the pure B4C materials.

4

Wpływ czasu wygrzewania na właściwości cieplne polikryształu azotku glinu

Rutkowski P., Kata D.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 2

209--213

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad wpływem warunków procesu otrzymywania polikryształów azotku glinu na jego przewodnictwo cieplne. Przygotowane, przy użyciu komercyjnego proszku, zestawy azotku glinu z różną zawartością dodatku tlenku itru zostały zhomogenizowane w młynku obrotowym, a następnie wstępnie sprasowane jednoosiowo i doprasowane izostatycznie. Tak przygotowane wypraski spiekano swobodnie w piecu grafitowym w przepływie azotu. Przygotowane zestawy proszków poddano również procesowi prasowania na gorąco. W przypadku obu metod otrzymane polikryształy wygrzewano ponownie w temperaturze końca spiekania. Na otrzymanych spiekach przeprowadzono kontrolę zagęszczenia. Na wypolerowanych i wytrawionych powierzchniach spieków przeprowadzono obserwacje mikrostrukturalne przy pomocy skaningowego mikroskopu elektronowego oraz wykonano analizę rozkładu pierwiastków EDS. Wykonano również pomiary przewodnictwa cieplnego polikryształów impulsową metodą laserową LFA. Otrzymane wyniki badań cieplnych porównano z analizą mikrostrukturalną oraz warunkami otrzymywania polikryształów ceramicznych.

EN

The presented work concerns the study on the influence of manufacturing process conditions on thermal conductivity of polycrystalline aluminum nitride. Commercial powder was applied to prepare AlN polycrystals, differing in the amount of yttria added, by using a rotary mill to homogenize batches of component powders. The resultant powder mixtures were preliminary uniaxially pressed, and then cold isostatic pressing was applied. The green compacts were pressureless sintered, and powders hot-pressed in nitrogen flow. In both cases the sinters were also additionally annealed at the sintering temperature. Densification of the obtained polycrystals was measured. Scanning electron microscopy observations of the microstructure were made using the polished and mechanically etched surfaces of the sintered bodies. The elemental distribution analysis was carried out by EDS. Thermal conductivity of the AlN sinters was measured by the LFA method. The results of thermal and microstructural examinations were compared in the context of sintering conditions applied to manufacture the AlN polycrystals.

5

Właściwości mechaniczne oraz mikrostruktura spieków w układzie B4C-CrxSiy-C

Rutkowski P., Bator S.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 3

295--301

PL

Tworzywa kompozytowe o osnowie węglika boru z dodatkiem krzemków chromu i węgla otrzymano w procesie prasowania na gorąco w przepływie argonu w temperaturze 2000 °C, co stanowiło temperaturę niższą o 120 °C od węglika boru spiekanego z samym węglem. Otrzymane, wypolerowane próbki spieków poddano badaniom składu fazowego, obserwacjom mikrostruktury metodą skaningowej mikroskopii elektronowej oraz analizie rozkładu pierwiastków EDS. Tworzywa przebadano pod kątem właściwości sprężystych, twardości, wytrzymałości na zginanie oraz odporności na kruche pękanie. Wykonano oznaczenia ścieralności oraz współczynnika tarcia.

EN

In the work, composites with a boron carbide matrix added with chromium silicides and carbon were obtained by the hot-pressing process in the flow of argon. The sintering temperature was 2000 °C, what was lower by 120 °C than in the case of boron carbide sintered with a carbon additive only. The obtained and polished sintered bodies were subjected to phase analysis, SEM microstructural observations and EDS element distribution analysis. The materials were mechanically tested for bending strength, fracture toughness, abrasion wear and friction coefficient.

6

Spiekanie tworzyw węglika boru zawierających dodatek heksagonalnego azotku boru

Rutkowski P.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 3

366--373

PL

W ramach niniejszej pracy przedstawiono badania nad wpływem aktywatorów spiekania, takich jak węglik chromu oraz krzemki chromu, a także dodatku stałego środka poślizgowego w postaci heksagonalnego azotku boru, na przebieg zagęszczania spiekanych tworzyw. W tym celu przeprowadzono badania przy pomocy wysokotemperaturowego dylatometru, umożliwiającego pomiar zmian wymiarów liniowych spiekanych tworzyw o osnowie węglika boru z dodatkami 5% obj. aktywatorów i (2-8)% obj h-BN. Określono zagęszczenie otrzymanych materiałów oraz zmiany składu fazowego w funkcji temperatury. Równolegle przeprowadzono próby prasowania na gorąco tych układów. Określono wpływ przyłożonego ciśnienia prasowania na zagęszczenie wytworzonych kompozytów. Przeprowadzono pomiar zagęszczenia, analizę fazową, strukturalną i mikrostrukturalną, a wyniki porównano z badaniami dylatometrycznymi.

EN

The influence of hexagonal boron nitride, chromium carbide and chromium silicide on densification of boron carbide polycrystals is studied. The first additive was used as a solid lubricant, the latter two were sintering additives, that enhance densification. A high-temperature dilatometer was used to run the measurements of linear dimension changes of the boron carbide based materials during sintering. The sintering additives were added in the quantity of 5 vol. % and the h-BN content was 2-8 vol.%. The densification of the obtained materials was determined. The phase composition changes were studied as a function of sintering temperature. Simultaneously, the trials of hot-pressing of the studied materials were made. The influence of the applied pressure on material’s densification during the sintering was determined. The densification measurements, phase and structural analysis, microstructural observations were made and compared with dilatometric data.

7

Mechanical properties of hot-pressed boron carbide materials

Rutkowski P.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 1

33-39

EN

In the paper, a research study is presented that was carried out for the purpose of obtaining composite materials based on a commercial micron boron carbide. A hot pressing process was performed to produce all the necessary materials. Chromium carbides, chromium silicides, and chromium boride were used as sintering activators, and as the phases generating thermal stresses (to improve fracture toughness). Some additives were introduced, their amounts not exceeding 5% of the total volume of the sample. In the case where large amounts of the introduced phases were applied, the sintering temperature was reduced by 120°C as regards the boron carbide sintered with carbon. The phase composition and the structure of the sinters produced were analyzed. The microstructure of polished and chemically etched (in molten salts) samples was investigated using scanning electron microscopy. The elastic properties, hardness, bending strength, and fracture toughness of the products were also determined.

PL

Przeprowadzone w niniejszej pracy badania dotyczą otrzymywania tworzyw kompozytowych na bazie mikronowego komercyjnego węglika boru. Tworzywa otrzymane zostały w procesie prasowania na gorąco. Jako aktywatory spiekania, a zarazem faz generujących naprężenia cieplne w celu podniesienia odporności na kruche pękanie wykorzystano węglik chromu, krzemki chromu oraz borek chromu. Dodatki wprowadzano w ilościach do 5% obj. W przypadku użycia dużych ilości wprowadzonych faz obniżono temperaturę spiekania o 120°C w stosunku do węglika boru spiekanego z dodatkiem węgla. Wytworzone spieki poddano analizie fazowej oraz strukturalnej. Na wypolerowanych i wytrawionych chemicznie (w stopionych solach) próbkach tworzyw dokonano obserwacji mikrostrukturalnych metodą skaningowej mikroskopii elektronowej. Materiał poddano również badaniom w celu wyznaczenia właściwości sprężystych, twardości, wytrzymałości na zginanie oraz odporności na kruche pękanie.

8

Preparation of crystal-controlled Y-TZP/Al2O3 nanocomposites

Fang Y., Zhang Y., Hu L.

Materials Science Poland

|

2012

|

Vol. 30, No. 4

348--354

EN

ZrO2-Y2O3-Al2O3 nanocrystalline powders with different grain sizes have been synthesized using a chemical coprecipitation method. Nano-powders were compacted uniaxially and densified in a vacuum hot-pressing furnace. Density, pore size distribution, grain size and composition of the composites were determined by various techniques, including BET gas absorption, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and X-ray diffraction (XRD). It has been shown that the porosity, grain and pore size of the ceramics can be controlled by the initial powder size and sintering temperature. Fully densified ceramics with narrow grain size distribution in the range of 100 500 nm could be obtained.

9

On the synthesis and properties of bulk ternary Cr2AlC ceramics

Zhou W. B., Mei B. C., Zhu J. Q.

Materials Science Poland

|

2009

|

Vol. 27, No. 4/1

974--980

EN

Dense bulk Cr2AlC was synthesized by hot-pressing of Cr, Cr3C2 and Al powders as starting materials.The phase composition was determined by X-ray diffraction (XRD), the microstructures of the samples were observed with a scanning electron microscope (SEM) and thermal, electrical as well as the mechanical properties at and above room temperature were determined. The results showed that Cr2AlC grains have columnar and plate-like shapes, and that it is a good electrical and thermal conductor.

10

Thermoplastic film from superfine wool powder

Wang X., Xu W., Li W., Wang X. G.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2009

|

Vol. 17, no. 2 (73)

82--86

EN

In this paper a research work is described in which superfine wool powder was plasticised by glycerol and hot-pressed into a kind of thermoplastic film. SEM photos show that the powder is moulded into a smooth surface and is conglutinated into a continuous phase in the cross-section of the film. The glycerol content, moulding pressure, temperature and moulding time were changed in the moulding process. The sizes and thickness aw well as tensile strength, modulus, breaking elongation and breaking energy of the films were also tested to investigate the thermoplasticity and mechanical properties of the films. The best moulding techniques included a glycerol content of 30%, a moulding pressure of 5 MPa, a temperature of 160 °C and a moulding time of 5 minutes.

PL

W artykule przedstawiono badania , w których super drobny pył wełniany był plastyfikowany gliceryną i prasowany na gorąco dla otrzymania termoplastycznych błon. Fotografie SEM wskazują, że pył został stopiony i przetworzony w folie o gładkiej powierzchni oraz przekroju poprzecznym charakterystycznym dla fazy ciągłej. W trakcie badań zmieniano zawartość gliceryny, ciśnienie wywierane podczas topienia, temperaturę i czas obróbki. Dla wykonanych folii określano wielkość cząstek, grubości folii, wytrzymałość, moduł, wydłużenie przy zerwaniu oraz energię zrywania. Pozwoliło to na określenie termoplastyczności folii i ich właściwości mechanicznych. Najlepsze wyniki uzyskano przy zawartości gliceryny 30%, ciśnieniu 5Mpa, temperaturze 160 0C i czasie obróbki 5 min.