Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of high-energy milling parameters on the synthesis of single-phase yttrium aluminium perovskite (YAP)

Smoleń Jakub, Michalik Daniel, Plewa Julian, Pawlik Tomasz

Materiały Ceramiczne

|

2020

|

T. 72, nr 4

235--246

EN

Yttrium aluminium perovskite with the formula YAlO3 (YAP) is one of the three oxides that occur in the Al2O3-Y2O3 system; YAM and YAG are stable coexisting phases of this system. YAP single crystals are known to be used as optical materials due to their favourable properties, especially when they are doped with rare earth or transition metal ions. The preparation of a monophase yttrium aluminium perovskite is a difficult task as the solid phase synthe- sis method leads to the formation of coexisting phases. High-energy milling is the most effective way to obtain a homogeneous mixture of yttrium and aluminium oxide powders (YAP precursors). In this work, different types of homogenization were compared and then the optimal parameters (rotational speed, milling ball size, milling time) influencing the phase composition and morphology of the product after synthesis were established. The X-ray diffraction (XRD) technique was used to study the phase composition and the morphology was characterized using a scanning electron microscope. The obtained results proved that the method of energy supply to the milled system has a significant impact on the course of synthesis and the morphology of the sintered product.

PL

Perowskit itrowo-glinowy o wzorze YAlO3 (YAP) jest jednym z trzech tlenków występujących w układzie Al2O3-Y2O3; YAM i YAG to współistniejące stabilne fazy tego układu. Wiadomo, że monokryształy YAP są stosowane jako materiały optyczne ze względu na ich korzystne właściwości, zwłaszcza gdy są domieszkowane jonami pierwiastków ziem rzadkich lub metali przejściowych. Przygotowanie jednofazowego perowskitu itrowo-glinowego jest trudnym zadaniem, ponieważ metoda syntezy w fazie stałej prowadzi do powstania faz współistniejących. Najbardziej efektywnym sposobem otrzymywania homogenicznej mieszaniny proszków tlenków itru i glinu (prekursorów YAP) jest mielenie wysokoenergetyczne. W pracy porównano różne rodzaje homogenizacji, a następnie ustalono optymalne parametry (prędkość obrotowa, wielkość mielników, czas mielenia) wpływające na skład fazowy i morfologię produktu po syntezie. Do badania składu fazowego wykorzystano technikę dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), a morfologię scharakteryzowano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego. Uzyskane wyniki dowiodły, że sposób dostarczania energii do mielonego układu ma istotny wpływ na przebieg syntezy i morfologię spiekanego produktu.

2

Mechanochemical Reduction of Synthetic Sulphidic Copper-Bearing Minerals in an Industrial Scale

Tesinsky Matej, Balaz Matej, Rajnak Michal, Kanuchova Maria, Balaz Peter

Inżynieria Mineralna

|

2019

|

R. 21, nr 1

135--140

EN

In this paper the mechanochemical reduction of binary sulphides chalcocite (Cu2S) and covellite (CuS) by elemental iron were investigated. The composition and properties of nano-powders prepared by high-energy milling were analyzed by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy and magnetic measurements. The XRD results showed that in case of chalcocite Cu2S the reaction takes place until 360 minutes, as no elemental iron, could be identified afterwards. In case of covellite CuS, after 480 minutes of mechanochemical reduction, a significant amount of non-reacted elemental iron could still be observed. The investigation of magnetic properties reveals significant decrease of saturation magnetization as a result of milling. XPS results showed a significant surface oxidation in both systems. Unlike the conventional high-temperature reduction of chalcocite and covellite, the mechanochemical reduction is fast and ambient temperature and atmospheric pressure are sufficient for its propagation.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad mechaniczno-chemiczną redukcję dwusiarczkowych chalkozynów (Cu2S) i kowelinu (CuS) przez żelazo pierwiastkowe. Skład i właściwości nanoproszków wytworzonych przez mielenie wysokoenergetyczne analizowano metodą dyfrakcji rentgenowskiej, rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej i pomiarów magnetycznych. Wyniki XRD wykazały, że w przypadku chalkozynu Cu2S reakcja zachodzi do 360 minut, ponieważ później nie można zidentyfikować żelaza pierwiastkowego. W przypadku kowelinu CuS, po 480 minutach redukcji mechaniczno-chemicznej, można było zaobserwować znaczną ilość nieprzereagowanego żelaza pierwiastkowego. Badanie właściwości magnetycznych ujawnia znaczne zmniejszenie podatności magnetycznej w wyniku rozdrabniania. Wyniki XPS wykazały znaczne utlenienie powierzchni w obu przypadkach. W przeciwieństwie do konwencjonalnej wysokotemperaturowej redukcji chalkozynu i kowelinu, redukcja mechano-chemiczna jest szybka, a temperatura otoczenia i ciśnienie atmosferyczne są wystarczające do jej propagacji.

3

Aspekty mikrostrukturalne mielenia wysokoenergetycznego materiałów azbestowo-cementowych

Iwaszko J., Przerada I., Zawada A.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 2

84--89

PL

Głównym celem pracy była ocena zmian mikrostrukturalnych wywołanych w materiałach azbestowo-cementowych zabiegiem mielenia wysokoenergetycznego. Materiał azbestowo-cementowy w postaci fragmentu płyty eternitowej, wykorzystywanej na pokrycia dachów, poddano mieleniu wysokoenergetycznemu w młynku planetarnym z zastosowaniem stałej prędkości obrotowej 650 obr./min. Czas mielenia był zmienny i wynosił od 1 do 3 godzin. W wyniku mielenia uzyskano proszek o średniej średnicy cząstek 2 μm. Materiał badawczy przed i po mieleniu został poddany porównawczej analizie mikrostrukturalnej z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej i skaningowej mikroskopii elektronowej oraz rentgenowskiej analizie składu fazowego. Przeprowadzone badania ujawniły znaczące zmiany w mikrostrukturze materiału. Stwierdzono, że obróbka materiałów azbestowo-cementowych realizowana metodą mielenia wysokoenergetycznego prowadzi do amorfizacji chryzotylu i całkowitego zaniku budowy włóknistej tej fazy. Wyniki badań dowodzą, że metoda mielenia wysokoenergetycznego może być z powodzeniem wykorzystana w procesie utylizacji odpadów azbestowo-cementowych. W pracy naświetlono ponadto aktualną sytuację w zakresie recyklingu odpadów azbestowych i eliminowania zagrożeń, wynikających z użytkowania wyrobów zawierających azbest.

EN

The assessment of microstructural changes caused by the high-energy milling of asbestos-cement materials was the main aim of the study. The asbestos-cement material in the form of a fragment of an asbestos-cement sheet was subjected to high-energy milling in a planetary mill at a constant rotational speed of 650 rpm. The milling time ranged from 1 to 3 hours. Powder with particles on average 2 μm in diameter was obtained as a result of the milling. The research material before and after milling was subjected to comparative microstructural analysis using optical microscopy and scanning electron microscopy as well as X-ray analysis of the phase composition. The investigations revealed substantial changes in the microstructure of the material. It has been found that the treatment of asbestos-cement materials using the high-energy milling results in the amorphisation of chrysotile and the complete disappearance of the fibrous structure of this phase. The results of the examinations prove that the method of high-energy milling can be successfully used in the process of asbestos-cement waste disposal. Moreover, the current situation has been presented in the context of asbestos waste recycling and the elimination of hazards, resulting from the use of products containing asbestos.

4

Correlations between stereological parameters of carbon componenet and tribological properties of heterophase composites Al-Al2O3+C

Hekner B., Myalski J.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 2

67--73

EN

This paper is an attempt to describe the influence of the stereological properties of the reinforcement on the final material properties. The research was carried out on Al based composites with a heterogeneous reinforcement of Al2O3 and C. Various sizes of the carbon particle component (< 40, 80÷120, 160÷200 and < 200 µm) were applied for material manufacturing. The materials were obtained by high energy ball milling and subsequent hot pressing processes. As a result of the milling stage, a reduction in the compound size was observed. First, the real size of the carbon component, the real amount of carbon on the material surface and other properties were measured by quantitative metallography methods. Then, the correlations between the obtained stereological parameters and the tribological properties were checked. The analysis revealed that the average size of a single carbon particle and the distance between adjacent particles are the most important factors for the tribological properties of Al-Al2O3+C composite design. The larger the size of particles and the greater the distance between the particles resulted in increasing the friction coefficient value. It is related to the homogeneous distribution of the reinforcing component. However, the most surprising effect was discovered during analysis of the areal fraction of C particles. There were no clear correlations between the amount of C particles and the tribological properties. The conducted research revealed which of the analysed parameters are the most valuable for material design and predicting the final properties.

PL

W pracy dokonano oceny wpływu wielkości cząstek umacniających na właściwości tribologiczne. Badania zostały przeprowadzone na kompozytach o osnowie Al umacnianych heterofazowymi cząstkami Al2O3 oraz C. Materiały zostały wytworzone metodami wysokoenergetycznego mielenia w młynach planetarnych oraz prasowania na gorąco, stosując różne frakcje komponentu węglowego (< 40, 80÷120, 160÷200 oraz < 200 µm). W wyniku mielenia wysokoenergetycznego stwierdzono redukcję wielkości cząstek węglowych. W pierwszym etapie badań dokonano oceny podstawowych parametrów stereologicznych wytworzonych materiałów, takich jak udział C na powierzchni materiału czy średnia wielkość cząstki węgla. Następnie dokonano oceny zależności pomiędzy rzeczywistymi wartościami parametrów stereologicznych a właściwościami tribologicznymi badanych materiałów. Przeprowadzona analiza wykazała, że spośród najważniejszych czynników mających wpływ na właściwości tribologiczne kompozytów Al-Al2O3+C należy wymienić średnią wielkość pojedynczej cząstki C oraz odległość między sąsiednimi cząstkami węgla. Zwiększenie średniej wielkości cząstki, jak również jej odległości pomiędzy cząstkami skutkuje wzrostem wartości współczynnika tarcia. Jest to związane z homogenicznym rozmieszczeniem fazy węglowej w objętości kompozytu. Jednakże, najbardziej zaskakujące rezultaty zostały zaobserwowane podczas analizy udziału węgla na powierzchni kompozytu. Przeprowadzona ocena stereologiczna mikrostruktury kompozytu wykazała, które z parametrów mogą być uwzględnione i wykorzystane do określenia parametrów technologii wytwarzania oraz właściwości tribologicznych kompozytu.

5

Microstructure And Thermoelectric Properties Of TAGS-90 Compounds Fabricated By Mechanical Milling Process

Kim H.-S., Babu M., Hong S.-J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2B

1231--1234

EN

TAGS-90 compound powder was directly prepared from the elements by high-energy ball milling (HEBM) and subsequently consolidated by a spark plasma sintering (SPS). Effect of milling time on the microstructure and thermoelectric properties of the samples were investigated. The particle size of fabricated powders were decreased with increasing milling time, finally fine particles with ~1μm size was obtained at 90 min. The SPS samples exhibited higher relative densities (>99%) with fine grain size. X-ray diffraction analysis (XRD) and energy dispersion analysis (EDS) results revealed that all the samples were single phase of GeTe with exact composition. The electrical conductivity of samples were decreased with milling time, whereas Seebeck coefficient increased over the temperature range of RT~450°C. The highest power factor was 1.12×10-3 W/mK2 obtained for the sample with 90 min milling at 450°C.

6

Insercja litu w materiały kompozytowe krzem/grafit otrzymane w wyniku mielenia wysokoenergetycznego

Lota G., Walkowiak M., Lota K

Chemik

|

2013

|

Vol. 67, nr 11

1130--1137

PL

Kompozyty grafit/krzem mogą być stosowane jako elektrody ujemne w akumulatorach litowo-jonowych. Kompozyty zawierające dodatek krzemu w ilości od 5 do 50% zostały przygotowane w procesie mielenia wysokoenergetycznego i przebadane w celu określenia ich właściwości fizykochemicznych. Wykazano degradacyjny wpływ mielenia na strukturę obu komponentów kompozytu, co powodowało wzrost nieodwracalnej pojemności materiałów kompozytowych. Materiał kompozytowy zawierający 20% krzemu charakteryzował się najwyższymi pojemnościami, ok. 300 mAh•g-1 w 50. cyklu wyładowania. Wzrost pojemności takiej elektrody uzyskano dzięki ograniczeniu potencjału końca ładowania (EOCP) do 15 mV vs Li/Li+.

EN

Graphite/silicon composites have been prepared by a high energy ball milling. Si content varied from 5 to 50% in relation to the whole material. All composites have been characterized physicochemically by X-ray diffraction and SEM observations. Impact of ball-milling on the formation of C/Si composites and structural degradation of their components has been studied and discussed. It has been demonstrated that ball-milling process generates a high degree of structural disorder in single components as well as in composites which is evidenced by a high irreversible capacities observed in electrochemical experiments. Composite anode material with 20% content of silicon seems to be optimal from all the tested samples, delivering the reversible capacity of 293 mAh/g in 50th charge/ discharge cycle. Improved cyclic performance has been observed when electrochemical lithium insertion cut-off voltage was set as 15 mV vs. Li/Li+.

7

Parametry reologiczne wodnych zawiesin kaolinu KOC

Partyka J., Wodnicka K., Wójcik Ł.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 2

197-202

PL

Wodne zawiesiny mas ceramicznych występują we wszystkich technologiach ceramiki szlachetnej oraz w większości technologii ceramiki technicznej. Możliwość uzyskiwania stabilnych reologicznie zawiesin wynika z właściwości układu: minerał ilasty – woda. Umiejętność regulacji lepkości, tiksotropii i gęstości przez stosowanie reologicznych substancji pomocniczych stwarza szerokie możliwości dostosowywania parametrów mas lejnych do wymagań procesu wytwórczego. Od kilku lat, coraz szersze zastosowanie w technologiach przygotowania mas znajdują nowe wysokoenergetyczne techniki mielenia, co stawia nowe wymagania surowcom i parametrom reżimu technologicznego. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań właściwości reologicznych w funkcji uziarnienia wodnej zawiesiny kaolinu KOC poddanego procesowi wysokoenergetycznego mielenia przy użyciu młynka MicroCer Netzsch GmbH.

EN

Water suspended bodies are present in all technologies of fine ceramics and in majority of cases of technical ceramics. The rheologically stable suspensions result from unique properties of the clayey mineral - water system. In connection with technological skills of the regulation of viscosity, tixothropy and density by the usage of rheological auxiliaries (fluidizers, plasticizers, stabilizers, preservants etc), there is wide range of opportunities to adjust the rheological parameters of ceramic powder suspensions to requirements of the manufacturing process. Since a few years, the high - energy milling techniques are widely used in technologies of preparing the bodies. In the paper, the results of research into the rheological parameters as a function of grain size are shown, related to the kaolin KOC after a high energy milling process, using MicroCer Ball Mill.

8

Proszki kompozytowe metaliczno-ceramiczne na osnowie faz Cu-Al umocnione Al2O3 wytworzone metodą reaktywnego mielenia

Oleszak D., Wieczorek-Ciurowa K.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 1

59-63

PL

Celem pracy było wytworzenie metodą mechanochemicznej syntezy proszków kompozytowych Cu-Al/Al2O3 oraz określenie ich składu fazowego. Obok metalicznego glinu jako reagenty do syntezy mechanochemicznej proszków zastosowano sól (hydroksowęglan miedzi) i tlenek miedzi. Praca obejmowała przeprowadzenie procesów wysokoenergetycznego mieleniakilku serii mieszanin różniących się składem jakościowym i ilościowym uwarunkowanym założeniem wytworzenia proszków kompozytowych, składających się z Al2O3 i faz międzymetalicznych CuAl2 lub Cu9Al4. Wykazano, że niezależnie od wydajności energetycznej użytego młynka i rodzaju reagentów (sól, tlenek) nie tworzy się zamierzona zgodnie ze stechiometrią reagentów faza Cu9Al4 , lecz powstaje roztwór stały glinu w miedzi Cu(Al) i Al2O3 . Zamierzoną fazę Cu9Al4 jako metaliczną osnowę proszku kompozytowego uzyskano jedynie w przypadku mechanochemicznej syntezy tlenku miedzi z nadmiarową ilością Al w stosunku do stechiometrycznego zapisu reakcji. Natomiast w przypadku zamierzonej stechiometrii do fazy CuAl2 uzyskano tę fazę, zarówno w procesie sól-Al, jak i tlenek-Al, lecz w finalnym produkcie obserwowano także występowanie innych faz z układu Cu-Al. Taki stan rzeczy spowodowany może być małymi wartościami entalpii tworzenia faz CuAl2 i Cu9Al4, wynoszącymi odpowiednio -4 i -8 kJmol-1. Przedstawione wyniki reaktywnego mielenia badanych mieszanin soli lub tlenku miedzi z aktywnym metalem, jakim jest Al, dowodzą, że z mieszanin Cu2(OH)2CO3-Al oraz CuO-Al można wytwarzać metaliczno-ceramiczne proszki kompozytowe do konsolidacji kompozytów typu Cu-Al/Al2O3.

EN

The aim of this work was to fabricate by reactive milling Cu-Al/Al2O3 composite powders and determination of their phase composition. Copper oxide CuO and copper salt Cu2(OH)2CO3 (hydroxycarbonate) were used as reagents for mechanochemical processes. Various high energy ball milling processes were performed in order to obtain composite powders consisting of Al2O3 and CuAl2 or Cu9Al4 intermetallic compounds. It was shown that independently on the milling energy and reagents used (salt, oxide), the formation of Cu9Al4 is not observed, but instead of it Cu(Al) solid solution and Al2O3 are formed. Cu9Al4 phase as a metallic matrix of the composite powder was synthesized in the case of milling of CuO with excess amount of Al only. On the other hand, in the case of CuAl2 compound, its formation was observed in both milling processes, i.e. salt-Al and oxide-Al. Simultaneously, other compounds from the Cu-Al system were observed in the final product of mechanosynthesis. This fact can be attributed to low values of enthalpy of formation for CuAl2 and Cu9Al4 intermetallic compounds, -4 and -8 kJmol-1, respectively, and their low thermodynamic stability. However, the presented results of reactive milling of different powder mixtures containing copper oxide or copper salt with Al confirm the possibility of metallic-ceramic composite powders fabrication.

9

Microstructure investigations of Co-Si-B alloy after milling and annealing

Nowosielski R., Babilas R., Dercz G., Pająk L.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 23, nr 1

59-62

EN

Purpose: The work presents the microstructure characterization of Co77Si11,5B11,5 metallic glass after high-energy ball milling and heat treatment processes. Design/methodology/approach: The studies were performed on ribbon prepared by melt spinning and this ground in high-energy vibratory ball mill. The tested ribbon and obtained powders were also annealed in specified heat treatment conditions. The morphology of the powder particles of milled ribbon was analyzed by using the confocal laser scanning microscope. The methods of X-ray diffraction were used for the qualitative phase analysis. The parameters of the individual diffraction line profiles were determined by PRO-FIT Toraya procedure. The average crystallite sizes and lattice distortions for Co phase were estimated using Williamson-Hall method. Findings: The studied Co77Si11,5B11,5 metallic glass in annealed state contains hexagonal Co crystalline phases emerged in amorphous matrix. The crystallite size of Co phase in as-cast sample lies in nanoscale. After annealing process the crystallite size increases to 72 nm and diminishes to 46 nm in the powder sample after 30 hours of milling. The milling causes decrease of the crystallite size and increase of lattice distortions of crystalline phase. The powder particles after 30 hours of milling are of spherical shape. Practical implications: The powder particles obtained after milling process of Co-based metallic glass could be suitable components in production of ferromagnetic nanocomposites. Originality/value: The obtained results confirm the utility of applied investigation methods in the microstructure analysis of powder materials with nanocrystalline phases.

10

Własności magnetyczne nanokrystalicznych kobaltowych materiałów proszkowych magnetycznie miękkich i nanokompozytów z silikonową osnową

Nowosielski R., Dobrzański L.A., Griner S., Konieczny J.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2004

|

T. 25, nr 1

53-72

PL

W pracy przedstawiono wpływ parametrów wysokoenergetycznego mielenia oraz izotermicznego wygrzewania szkieł metalicznych na bazie kobaltu na własności magnetyczne oraz strukturę materiału proszkowego i nanokompozytów z silikonową osnową. Badano wpływ procesu wysokoenergetycznego mielenia szkła metalicznego Co68Fe4Mo1Si13,5B13,5 w stanie ,,as quenched'', oraz po wygrzewaniu izotermicznym i izotermicznego wygrzewania proszku, na zmiany własności magnetycznych. W pracy zbadano również wpływ wysokoenergetycznego mielenia oraz izotermicznego wygrzewania na strukturę i wielkość ziarn uzyskanego proszku, własności magnetyczne proszku i wytworzonych z nich nanokompozytów z silikonowym lepiszczem.

EN

The paper presents the effect of the high energy ball milling parameters and of isothermal heating of the cobalt based metallic glasses on the magnetic properties and structures of the powder material and the silicon matrix nano-composites. The high energy ball milling process of the Co68Fe4Mo1Si13,5B13,5 metallic glass was carried out for various time period in the ,,as quenched'' state and after the isothermal heating. Heating of powder obtained by milling was also performed, to check its effect on changes of magnetic properties. The effects of the high energy ball milling and isothermal heating on the structure, grain size and magnetic properties of powder, and of the silicon based nano-composites made from them were also investigated.