Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: kompozyt TiN-TiB2

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

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

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.

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.

Spiekanie nanokrystalicznych faz azotkowo-borkowych

Wyżga P., Jaworska L., Bućko M.M., Szutkowska M., Klimczyk P.

Materiały Ceramiczne

2014

T. 66, nr 2

98--102

Badania przedstawione w tym artykule opisują zagadnienia związane ze spiekaniem, głównie metodami ciśnieniowymi, i oceną kompozytów TiN-TiB2, otrzymanych z nanoproszków wykonanych przez różnych producentów, wykorzystujących różne metody syntezy. W pracy zastosowano sześć rodzajów nanoproszków komercyjnych, opierających się na fazach TiN oraz TiB2. Mieszanki kompozytowe zostały przygotowane w stosunku mas. 70% TiN : 30% TiB2 oraz 50% TiN : 50%TiB2. Wykazano silną zależność pomiędzy składem fazowym proszków a składem fazowym i właściwościami otrzymanych materiałów. Szczególnie niekorzystnym zjawiskiem jest tworzenie się miękkiej, heksagonalnej odmiany azotku boru, za którą odpowiada obecność w proszkach kwasu borowego w postaci sassolinu, który jest stosowany w produkcji dwuborku tytanu. Potwierdzono, że skład fazowy proszków bardzo silnie wpływa na przebieg procesu spiekania i sposób zagęszczania próbki. Krzywe spiekania dla badanych proszków nanometrycznych różnią się od tych rejestrowanych w przypadku tych samych składów kompozytu otrzymywanego z proszków mikrometrycznych. Stopień zagęszczenia mieszanek określony był na podstawie pomiarów gęstości i porowatości spieków kompozytowych. Przeprowadzono obserwację morfologii proszków i mikrostruktury spieczonych materiałów przy pomocy mikroskopii SEM i TEM. Analiza składu fazowego była wykonana metodą rentgenowską, natomiast badania składu chemicznego za pomocą spektrometru EDS. Największe wartości gęstości i twardości HV0,3 uzyskano w przypadku spieku wykonanego metodą SPS w temperaturze 1900 °C i czasie 5 minut przy ciśnieniu 35 MPa.

The study presented in this paper describes issues related to pressure sintering and investigation of TiN-TiB2 composites obtained by using nanopowders originated from various producers. Six types of commercial powders that contained TiN and TiB2 phases were used. Composite mixtures of 70 wt.% TiN - 30 wt.% TiB2 and 50 wt.% TiN - 50 wt.% TiB2 were sintered. There was a strong correlation between the phase composition of the starting powders and the phase composition and properties of related sinters. The formation of hexagonal boron nitride was especially disadvantageous due to its low hardness, and resulted from the presence of remnants of sassolite (boric acid) in the titanium diboride powders. It was confirmed that the phase composition of the powders had a strong influence on the SPS sintering process and sample consolidation. This was proved by sintering curves registered by an SPS apparatus. The sintering curves for the nano-powders differed from the curves registered for micrometric powders. Density, hardness and Young’s modulus were the criteria of densification of powder mixtures. For characterization of the nanopowder morphology and the microstructure of the sintered bodies, transmission electron microscopy and scanning microscopy were used, respectively. Phase analysis was performed by the X-ray diffraction method, whereas chemical analysis was carried out by using an EDS spectrometer. The SPS sintered materials showed the highest value of density and the highest hardness HV0.3, when sintered at 35 MPa for 10 minutes at a temperature of 1900 °C.