Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Otrzymywanie i charakterystyka wodnych zawiesin węglika krzemu przeznaczonych do wytwarzania wyrobów metodą odlewania

Gnyla Joanna, Gubernat Agnieszka, Zych Łukasz, Lach Radosław, Zientara Dariusz

Szkło i Ceramika

|

2019

|

R. 70, nr 3

10--15

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości zawiesin o 30% udziale objętościowym fazy stałej, którą stanowiły proszki: SiC, Al2O3 i Y2O3 w funkcji dodatku upłynniaczy, tj. TMAH i NaOH w ilości od 0,0 do 1,0% mas. w przeliczeniu na masę fazy stałej. Na podstawie wyznaczonych krzywych lepkości i szybkości sedymentacji stwierdzono, że optymalna ilość upłynniaczy wynosi 0,4–0,6% mas. Wówczas zawiesiny wykazują pH z zakresu 10–11, a wartość potencjału dzeta cząstek gwarantuje ich stabilizację. Uzyskane wyniki badań dały podstawy do zaproponowania elektrostatycznego mechanizmu stabilizacji zawiesin przez oba upłynniacze. Do zawiesin wprowadzono dodatki tlenkowe i spoiwo, a następnie uformowano z nich wyroby (tygle) techniką odlewania. Celem wprowadzenia dodatków tlenkowych było aktywowanie spiekania węglika krzemu. Aktywatorami spiekania była mieszanina tlenków glinu i itru w stosunku masowym 3:2 i w ilości 10% mas. Jako dodatek ułatwiający formowanie zastosowano spoiwo akrylowe w ilości 0,5, 2, 5 i 10% mas. w odniesieniu do masy proszku SiC. Wyroby spiekano w temperaturze 2050 i 2150°C. Wytworzono w ten sposób materiały SiC o wysokiej gęstości i jednorodnej mikrostrukturze.

EN

The paper presents the results of investigations on the properties of suspensions with 30% volume fraction of solid phase which consisted of SiC, Al2O3 and Y2O3 powders as a function of dispersing agents i.e. TMAH and NaOH additive in the amount from 0.0 to 1.0 wt. % calculated on the basis of the solid phase mass. Based on the determined viscosity curves and sedimentation rate measurements, the optimum amount of dispersing agents was found to be 0.4–0.6 wt. %. The suspensions showed pH from the range 10–11 and the value of the zeta potential of particles guaranteed their stabilization. The obtained results gave rise to the proposal of an electrostatic mechanism of stabilization of the suspensions by both dispersing agents. Oxide additives and binders were added to the suspensions and then the products (crucibles) were formed using the slip casting technique. The purpose of introducing the oxide additives was to activate sintering of silicon carbide. The sintering activators were a mixture of aluminium and yttrium oxides in a mass ratio of 3:2 and in the amount of 10% by weight. Acrylic binder in the amount of 0,5, 2, 5 and 10 wt. % was used as an additive facilitating the formation of SiC powder. The products were sintered at 2050 and 2150°C. SiC materials of high density and homogeneous microstructure were produced in this way.

2

Właściwości mechaniczne kompozytów narzędziowych z tlenku glinu, wzmacnianych węglikoazotkiem tytanu

Szutkowska M., Boniecki M., Podsiadło M., Kalinka A.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 5-6

438--442

PL

Przedstawiono właściwości mechaniczne kompozytów na osnowie z tlenku glinu, wzmacnianych Ti(C,N) w ilości 30% masy, wytworzonych na bazie proszków komercyjnych, o mikrometrycznych i nanometrycznych rozmiarach cząstek. Zastosowano bezciśnieniowe spiekanie PS w próżni i spiekanie reakcyjne SPS. Wykonano pomiary: twardości Vickersa, gęstości, modułu Younga i odporności na ścieranie. Odporność na pękanie (KIC) wyznaczono w temperaturze pokojowej i podwyższonej do 1073 K – charakterystycznej dla pracy narzędzia. Właściwości fizyczne i mechaniczne kompozytów Al2O3/Ti(C,N)/ZrO2, wytworzonych na bazie mikroproszków, porównano z właściwościami kompozytów zawierających proszki mieszane, mikrometryczne i nanometryczne, z udziałem proszków nanometrycznych od 17% do 36% masy. Kompozyty Al2O3/Ti(C,N)/ZrO2 z udziałem proszków nanometrycznych wykazują w temperaturze otoczenia niższe wartości KIC (o ok. 10÷30%) w porównaniu z kompozytami wytworzonymi na bazie proszków mikrometrycznych. Natomiast w temperaturze podwyższonej do 1073 K ich odporność na pękanie wzrasta nawet o 30%. Obserwacje mikrostruktury badanych kompozytów przeprowadzono za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej.

EN

The present study reports mechanical properties obtained by reinforcing alumina composites with Ti(C,N) in amount 30 wt.% prepared on the basis micro and nanoscale trade powders. The pressureless sintering PS in a vacuum and SPS method of sintering were used. Vickers hardness, density, Young modulus, wear resistance were evaluated. Fracture toughness (KIC) at ambient and elevated temperatures up to 1073 K, characteristic for tool work was measured. Physical and mechanical properties of the composites Al2O3/Ti(C,N)/ZrO2 based on the powders in microscale were compared with composites containing nanoscale powders in a range from 17 to 36 wt.%. Tested composites with nanoscale powders content reveal lower KIC (approx. 10÷30%) at ambient temperature in comparison to composites based on powders in microscale. However, in the elevated temperatures their fracture toughness increases up to 30%. The observation of the microstructure of tested composites was carried out using scanning electron microscopy.

3

Studies on influence of graphite inclusion size on properties of SiC-graphite composites

Gubernat A., Kornaus K., Rączka M., Piekarczyk W., Zimowski S., Muś B.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 3

180--187

EN

The study presents research on the influence of the size of solid lubricant inclusions-graphite on the properties of pressureless sintered SiC-graphite composites. The purpose of these composites is to achieve a self-lubricating effect between the working elements of a friction seal. For this purpose, studies were carried out, on the basis of which the composite with the inclusion size that provides the optimal mechanical andtribological properties was selected. The apparent density, hardness, bending strength, abrasive wear resistance, friction coefficient and linear wear in contact of the same kind of material pairs were determined. Mechanical and tribological tests were correlated with qualitative and quantitative microstructure analyses, on the basis of which it was found that SiC-graphite composites with inclusions not larger than 0.056 mm meet the requirements for the materials used to produce self-lubricanting elements of face seals. It was then observed that small inclusions of graphite are more uniformly distributed in the SiC matrix.

PL

Przedstawiono badania poświęcone wpływowi wielkości wtrąceń smaru suchego - grafitu na właściwości spiekanych swobodnie kompozytów SiC-grafit. Zadaniem takich kompozytów jest uzyskanie efektu samosmarowania pomiędzy pracującymi, w styku ślizgowym elementami uszczelnienia czołowego. W tym celu wykonano badania, na podstawie których wybrano kompozyt z wielkością wtrąceń zapewniającą optymalne właściwości mechaniczno-tribologiczne. Wyznaczono gęstość pozorną, twardość, wytrzymałość na zginanie, odporność na zużycie ścierne, wartość współczynnika tarcia i zużycia liniowego w kontakcie jednoimiennym. Wykonane badania mechaniczno-tribologiczne skorelowano z jakościową i ilościową analizą mikrostruktury, na tej podstawie stwierdzono, że wymogi stawiane materiałom służącym do budowy elementów konstrukcyjnych samosmarujących się uszczelnień czołowych spełniają kompozyty SiC-grafit o wtrąceniach nie większych niż 0.056 mm. Zaobserwowano wówczas, że drobne wtrącenia grafitu są gęściej i równomierniej rozmieszczone w osnowie SiC.

4

Sintering, microstructure and mechanical properties of NbC0.8-NbxOy composites and single-phase NbC polycrystals

Rączka M., Gubernat A., Stobierski L., Mucha J., Zientara D., Wnuk A., Kornaus K.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 4

183--191

EN

The study presents the results of investigations of the influence of niobium oxides and the addition of carbon on the pressureless sintering of niobium carbide powder and the properties of the obtained sinters. For this purpose, niobium carbide of a specific deviation from stoichiometry was synthesized (NbC0.8). After the crushing process, all the characteristics of the powder were determined and the powder was found to contain niobium oxides in the quantity of a few percentage of the weight. Next, samples were prepared without any additives and with additives of 1 and 2% of carbon weight. The samples were pressureless sintered at the following temperatures: 1900, 2000 and 2100°C in argon flow by heating them at the final temperature for 1 hour, then their apparent density was measured. A qualitative and quantitative analysis of the microstructure was performed on metallographic micro-sections and the phase composition of the sinters was determined. It was found that the presence of niobium oxides in the NbC powders has an advantageous influence on the sintering process. Single-phase polycrystals can be prepared by the addition of carbon. Some mechanical properties were additionally determined from the sinters including: hardness and fracture toughness and next, an attempt was made to correlate them with the image of the microstructure of the composites and single-phase polycrystals.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad wpływem tlenków niobu na spiekalność węglika niobu. W tym celu zsyntezowano węglik niobu o określonym odstępstwie od stechiometrii (NbC0.8). Po procesie rozdrabniania dokonano pełnej charakterystyki proszku i stwierdzono, że w proszku obecne są tlenki niobu w ilości kilku % mas. Następnie przygotowano próbki bez jakichkolwiek dodatków oraz z dodatkiem 1 i 2% mas. węgla. Próbki spiekano swobodnie w temperaturze: 1900, 2000 i 2100°C, w przepływie argonu, wygrzewając je w temperaturze końcowej przez 1 godzinę. Wykonano pomiary gęstości pozornej spieków, na zgładach metalograficznych przeprowadzono jakościową i ilościową analizę mikrostruktury, a także określono skład fazowy spieków. Stwierdzono, że obecność w proszku NbC tlenków niobu wpływa korzystnie na proces spiekania. Wprowadzenie dodatku węgla ujednorodnia skład fazowy spieków, nie pogarszając ich gęstości. Przeprowadzono badania właściwości mechanicznych, takich jak: twardość i odporność na kruche pękanie, a następnie podjęto próbę skorelowania ich z obrazem mikrostruktury kompozytów i jednofazowych polikryształów.

5

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.

6

Effect of Bi2O3 excess on morphology and structure of BiNbO4 ceramics

Czekaj D., Lisińska-Czekaj A., Osińska K., Biernacki K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 4

1317--1321

EN

Goal of the present research was to fabricate BiNbO4 ceramics from the mixture of powders by the solid state reaction route and pressureless sintering at various temperatures (TS =870°C and TS =910°C) and study microstructure, phase composition and crystalline structure of BiNbO4 ceramics. Four batches were fabricated and examined, namely the one fabricated from the stoichiometric mixture of reagent - grade oxide powders, viz. Bi2 O3 and Nb2 O5 as well as the ones with an excess of 3%, 5% and 10% by mole of Bi2 O3 . It was found that apart from the main orthorhombic α-BiNbO4 phase additional phases, namely tetragonal Bi5Nb3O15, and cubic Bi3 NbO7 are possible to form from the mixture of bismuth oxide and niobium oxide. It was found that α-BiNbO4 ceramics exhibited the orthorhombic symmetry identified as Pnna (52). However, small differences in elementary cell parameters were found for the samples sintered from stoichiometric and non-stoichiometric mixture of initial powders.

PL

Celem niniejszej pracy było wytworzenie ceramiki BiNbO4 z mieszaniny proszków metodą reakcji w fazie stałej z następującym spiekaniem swobodnym przeprowadzonym w temperaturze TS =870°C i TS =910°C. Ponadto zbadano wpływ zawartości Bi2 O3 na mikrostrukturę, skład chemiczny, fazowy i strukturę krystaliczną ceramiki BiNbO4. Mieszaniny tlenków wyjściowych Bi2O3 i Nb2O5 przygotowano zarówno w ilości stechiometrycznej, jak i z nadmiarem tlenku bizmutu odpowiednio 3%mol, 5%mol i 10%mol. Na podstawie rentgenowskiej fazowej analizy stwierdzono, że oprócz głównej fazy rombowej α-BiNbO4 wytworzona ceramika zawiera niewielkie domieszki fazy tetragonalnej Bi5NB3O15 i regularnej Bi3NbO7. Stwierdzono, że faza α-BiNbO4 wykazuje symetrię rombową opisywaną jako Pnna (52), natomiast niestechiometryczność mieszaniny proszków wyjściowych powoduje niewielkie różnice parametrów komórki elementarnej.

7

Self-lubricating SiC matrix composites

Gubernat A., Stobierski L., Zimowski S., Hydzik P.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 4

219-227

EN

The research presented here was devoted to the pressureless sintering of composites consisting of a SiC matrix and intentionally introduced particles of solid lubricants as a dispersed phase. The goal of using such materials is to achieve a self-lubrication effect in friction seal elements during sliding contact. In the first part of the investigations, the optimal conditions of sintering, as well as the best composition and concentration of the solid lubricants were established. The second part of the work consisted in characterizing such mechanical and tribological properties of the materials as: hardness (HV and HK), bending strength, abrasive wear resistance, friction coefficient and linear wear in contact parts made of homonymous and heteronymous materials. Based on the tribological and mechanical studies correlated with microstructure investigations (SEM), the material fulfilling the requirements for the construction of self-lubricating seal elements was selected.

PL

Przedstawiono badania poświęcone spiekaniu bezciśnieniowemu kompozytów, w których matrycę stanowił SiC, a fazą rozproszoną były celowo wprowadzane smary stałe. Zadaniem takich tworzyw jest uzyskanie efektu samosmarowania pomiędzy pracującymi w styku ślizgowym elementami uszczelnienia czołowego. W pierwszej części pracy określono warunki wytwarzania kompozytów i dokonano pełnej ich charakterystyki. W tym celu, po przeprowadzonym spiekaniu, na podstawie badań gęstości pozornej i względnej kompozytów, pomiarów składu fazowego i obserwacji mikrostruktury określono warunki spiekania i dokonano wyboru najlepszego smaru stałego. W drugiej części przeprowadzono charakterystykę właściwości mechaniczno-tribologicznych wybranych kompozytów. Określono twardość (HV i HK), wytrzymałość na zginanie, odporność na zużycie ścierne, wartość współczynnika tarcia i zużycia liniowego w styku jedno- i różnoimiennym. Na podstawie wymienionych parametrów tribologicznych połączonych z obserwacjami mikrostruktury wyselekcjonowano kompozyt spełniający wymogi stawiane materiałom służącym do budowy elementów konstrukcyjnych samosmarujących się uszczelnień czołowych.

8

Preparation and pressureless sintering of nanostructured zirconia-titania composite powders

Zhang Y., Hu L., Hu T., Chen J.

Materials Science Poland

|

2009

|

Vol. 27, No. 1

89--96

EN

TiO2 doped yttria-zirconia nanosized powders were prepared by the coprecipitation method, with particle sizes of 10-15 nm. The effects of TiO2 content and calcining temperature on the phase structure and grain size of powders were studied. Nanopowders were compacted uniaxially and densified in a muffle furnace. Densification studies show that the dense pellet of yttria stabilized tetragonal zirconia polycrystal (Y-TZP)-TiO2 is obtained after sintering at 1200 °C. The presence of TiO2 inhibits grain growth and suppresses the densification process of pure Y-TZP. Ceramics with a mean grain size of 39 nm can be obtained based on the powder that has been doped with 30 mol % TiO2.