Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of Iron and Aluminium Powder Pressing on the Course of Shrinkage and Properties of the Fe40Al Phase Obtained by Reaction Sintering

Berendt-Marchel M., Siemiaszko Dariusz

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 1

121--126

EN

The effect of the compaction rate on the structure, microstructure and properties of Fe-Al sinters obtained during the SHS reaction is presented in this paper. It was found that increasing the uniaxial pressing pressure led to the increase of the contact area between iron and aluminium particles, which improved the conduction and lowered heat losses during the self-propagating high-temperature synthesis (SHS) reaction and thus result with a sintered material with an improved phase homogeneity. On the other hand, an increase in the pressing pressure causes air be trapped in the pores and later on reacts with iron and aluminium to form oxides. In this work, the shrinkage course was analysed at six different pressing pressures: 50, 100, 150, 200, 300 and 400 MPa. The green compacts were then subjected to the PAIS process (pressure-assisted induction sintering) at a temperature of 1000°C under a load of 100 kN for 5 min. Such prepared samples were subjected to density, porosity, and microhardness (HV0.1) measurements. X-ray diffraction phase analysis and SEM observations were performed together with EDS chemical composition measurements. For studied chemical composition of the samples and sample geometry, 200 MPa compacting pressure was found to be optimal in order to obtain the best sample homogeneity.

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

The effect of colemanite addition on the properties of mullite-zirconia composites prepared by slip casting

Aydin H., Ceylantekin R., Tokataş G.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2017

|

Vol. 80, nr 1

5--10

EN

Purpose: This study deals with the effects of colemanite (Ca2B6O115H2O) on properties of slip-cast mullite–zirconia composites prepared via reaction–sintering of kaolinite, alumina and zircon powders. Design/methodology/approach: Colloidal processing (slip casting) is the route towards preparing these materials using 45 vol.% aqueous suspensions of a mixture of fine powders stabilized with polyacrylate solution as a dispersant. Findings: The influence of powder composition on physical, mineralogical properties, and microstructure of these composites after firing at 1450, 1500 and 1550°C are observed. The results show that the density of composites tends to increase with the addition of 7 wt.% colemanite. XRD analyses reveal that using colemanite during the synthesis of mullite-zirconia composites lowers the reaction temperature. All of the composites consist of irregularly shaped mullite and round-shaped zirconia grains, which are distributed homogenously. Practical implications: Mullite–zirconia composites, owing to their chemical inertness and good resistance against chemical attack-corrosion by siliceous and metallic melts, they are employed in the glass industry. Originality/value: Reaction sintering process is considered as a promising technology for preparing mullite-zirconia composites, because it has some advantages such as low cost of traditional raw materials, straightforward production technology and low manufacturing cost.

4

Synteza i spiekanie dwuborku tantalu metodą SPS

Laszkiewicz-Łukasik J., Putyra P., Jaworska L., Podsiadło M.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 4

440--445

PL

Materiały ceramiczne o osnowie borków, węglików i azotków metali przejściowych charakteryzują się silnymi wiązaniami kowalencyjnymi oraz wysoką temperaturą topnienia (powyżej 3000 °C). Ceramikę tę charakteryzuje stabilność właściwości fizyko-mechanicznych w szerokim zakresie temperatur, dlatego materiały te mogą znaleźć zastosowanie m.in. na odpowiedzialne komponenty ochrony termicznej, części maszyn pracujące w wysokich temperaturach oraz inne, od których wymagana jest także odporność na utlenianie. W artykule omówiono metodę spiekania reakcyjnego materiałów o osnowie dwuborku tantalu TaB2. Syntezę proszków tantalu i boru oraz proces spiekania przeprowadzono w jednym etapie technologicznym przy zastosowaniu metody SPS/FAST (ang. spark plasma sintering, field assisted sintering technology). Procesy spiekania przeprowadzono w temperaturze 2200 °C. Czas spiekania wynosił 5 min. Prędkość nagrzewania mieściła się w zakresie od 50 °C/min do 400 °C/min. Badania miały na celu określenie wpływu szybkości nagrzewania na mikrostrukturę i właściwości otrzymanych spieków. W pracy zaprezentowano wyniki analiz składu fazowego i mikrostruktury otrzymanych próbek, które przeprowadzono odpowiednio metodą dyfrakcyjną i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Dla pełnej charakterystyki materiałów wykonano również pomiary gęstości metodą hydrostatyczną, modułu Younga metodą ultradźwiękową oraz twardości metodą Vickersa.

EN

Ceramic materials composed of a matrix based on borides, carbides and nitrides of transition metals have strong covalent bonds and high melting points over 3000°C. These materials show stability of physical and mechanical properties over a wide temperature range, and therefore can be used as responsible components of thermal protections, machine parts working at high temperatures or other elements for applications which require a resistance to oxidation. This paper presents reactive sintering as a method of the obtaining tantalum diboride TaB2. The synthesis of tantalum and boron powders and the sintering process were carried out in a single technological stage using the SPS/FAST method (Spark Plasma Sintering, Field Assisted Sintering Technology). Sintering processes were carried out for 5 min at a temperature of 2200 °C. Heating rates ranged from 50 °C/min to 400 °C/min. The study aimed to determine the influence of heating rate on the microstructure and properties of the sintered materials. The results of X-ray phase composition and SEM analyses are presented. The density by hydrostatic method, Young's modulus by ultrasonic method, and hardness by Vickers’ indentation were also determined for a complete characterization of the materials.

5

Nowe perspektywy dla materiałów narzędziowych – borki metali przejściowych

Laszkiewicz-Łukasik J.

Mechanik

|

2013

|

R. 86, nr 2

103--106

PL

Unikatowe połączenie właściwości materiałów o osnowie borków stwarza możliwość ich zastosowania na materiały narzędziowe. W pracy przedstawiono drogi postępowania, dzięki którym możliwe jest wytwarzanie trudno spiekalnych faz borkowych, poprzez zastosowanie dodatków obniżających temperaturę spiekania, ale pogarszających właściwości spieków. Zastosowanie metody SPS do przeprowadzenia spiekania reakcyjnego pozwala na otrzymanie monolitycznego materiału borkowego.

EN

The unique combination of properties of borides matrix materials creates the possibility of their application for tool materials. This paper presents a method of procedure by which it is possible to obtain boride phases difficult for sintering, through the use of additives. The additives lower sintering point but have disadvantageous influence on materials’ properties. Application of the SPS method for reaction sintering allows to obtain a monolithic material.

6

Wpływ składu atmosfery na przebieg reakcyjnego spiekania ceramiki SiC.

Serkowski S.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 3-4

163-167

PL

Węglik krzemu jest materiałem o szczególnym znaczeniu w obszarze ceramiki zaawansowanej, ponieważ dzięki wysokiej trwałości i doskonałej wytrzymałości, również w wysokich temperaturach, znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach techniki. Dodatkowym atutem jest dobra odporność na utlenianie wynikająca z tworzenia się na jego powierzchni ochronnych warstewek SiO2. Odznacza się także wysoką odpornością na szoki termiczne jako wynik relatywnie niskiej rozszerzalności cieplnej i dobrego przewodnictwa ciepła. Wyroby z węglika krzemu można podzielić na trzy kategorie w zależności od techniki ich wytwarzania: reakcyjnego spiekania, spiekania pod ciśnieniem i spiekania (rekrystalizacji). Spiekanie reakcyjne to metoda polegająca na wytwarzaniu fazy wiążącej w spiekanym materiale w wyniku reakcji między węglem (lub jego prekursorem) a stałym lub ciekłym krzemem. Uzyskiwane w ten sposób tworzywa zawierają dość często nieprzereagowane resztki substratów. W układzie C-Si-O-N może powstawać szereg różnych faz: węglik krzemu, azotek krzemu, tlenoazotek krzemu oraz krzemionka. Dwa czynniki określają, które z tych faz stanowią fazy stabilne w tym systemie: temperatura i skład fazy gazowej. Także elementarne procesy syntezy faz stałych przebiegają z udziałem fazy gazowej i dlatego skład atmosfery ma istotny wpływ nie tylko na końcowy rezultat, ale i na szybkość procesów syntezy. W artykule określano warunki stabilności faz stałych w układzie C-Si-O-N. Równowagi miedzy SiC, Si3N4, Si2ON2, Si i SiO2 były określane dla różnych ciśnień parcjalnych tlenu i azotu przy założeniu wysokiej aktywności węgla. Badane próbki modelowe zawierające 40% mieszaniny reakcyjnej węgla i krzemu były spiekane w różnych atmosferach: wodoru, azotu, argonu i w zasypce koksowej. Wyniki analizy fazowej i badań mikroskopowych wykazały bardzo silny i przewidywalny wpływ atmosfery na skład spiekanego materiału. Także gęstość spieków i własności mechaniczne w silnym stopniu zależą od rodzaju fazy powstającej w fazie spiekania.

EN

Silicon carbide is an advanced engineering material that is expected to be used in a wide range of applications thanks to high hardness and good strength retention to high temperature. This phase has good oxidation resistance due to a protective SiO2 surface layer. Its thermal shock resistance is considered good for a ceramic due to its relatively low thermal expansion and high thermal conductivity. Silicon carbide in solid form can be grouped into three categories according to the processing used: reaction-sintered, hot-pressed and sintered. Reaction sintering refers to the reaction between carbon and silicon to form silicon carbide. A mixture of silicon carbide powder and carbon (or a carbonaceous precursor) is heated in the presence of solid or liquid silicon. The results is a nearly comlete conversion to silicon carbide, altough most materials made by this process contain an excess of carbon or silicon. In the system C-Si-O-N several different phase can be formed: silicon carbide, silicon nitride, oxy-silicon nitride and silica oxide. Two factors determine which product of the reaction in this system is stable: temperature and composition of gas phase. Also elementary processes of forming final phase run in gas phase so atmosphere has strong influence on speed of reaction and its final result. In the paper the stability of the phases in equilibrium is calculated for the C-Si-O-N system. Equilibria among SiC, Si3N4, Si2ON, Si, SiO2 and the gas phase are evaluated at different nitrogen and oxygen partial pressure for high carbon activity. Tested specimens containing 40% of the reaction mixture of carbon and silicon were sintered in different atmospheres: hydrogen, nitrogen, argon and under coal powder. Results of phase analysis and microscope observation show strong and predictable influence of gas phase for creating of final composition of sintered material. Density and mechanical behaviour also depend of the results of what kind of bonding phase was obtained.