Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Otrzymywanie granatu itrowo-glinowego metodą spiekania reakcyjnego z wykorzystaniem zarodkowania heterogenicznego

Stan Magdalena, Wojciechowski Kamil, Lach Radosław, Haberko Jakub, Bućko Mirosław M.

Materiały Ceramiczne

|

2019

|

T. 71, nr 1

25--35

PL

W niniejszym artykule przedstawiono nową metodę otrzymywania granatu itrowo-glinowego, wykorzystującą spiekanie reakcyjne z zarodkowaniem fazy granatu heterogenicznymi nanometrycznymi cząstkami α-Al2O3. Pierwszym krokiem było otrzymanie prekursorów tlenku glinu i tlenku itru poprzez ich wytrącenie z roztworów azotanów (odpowiednio glinu i itru) za pomocą węglanu amonu, a następnie wyprażenie prekursora tlenku itru w temperaturze 700 °C, natomiast prekursor tlenku glinu poddano obróbce hydrotermalnej w 130 °C przez 2 h. Dwie stechiometryczne względem Y3Al5O12 mieszaniny otrzymanych proszków były homogenizowane przez 30 minut w środowisku o pH = 12, następnie zostały wysuszone. W jednej mieszaninie 10% obj. hydrotermalnie otrzymanego składnika glinowego zastąpiono nanoproszkiem α-Al2O3 w celu wywołania efektu zarodkowania. Homogeniczne mieszaniny proszkowe zostały zaprasowane pod ciśnieniem 300 MPa i spieczone w cyklu obejmującym spiekanie swobodne w temperaturach 1130-1675 °C, a w przypadku próbek spiekanych w najwyższej temperaturze dodatkowe zagęszczanie HIP w 1600 °C. Skład fazowy wytworzonych proszków i spieków został określony za pomocą analizy XRD, natomiast mikrostruktura tych ostatnich została przedstawiona na obrazach SEM. Dodatkowo wykonano analizę DSC-TG otrzymanych proszków prekursorów. Reakcja w stanie stałym pomiędzy prekursorami tlenku itru i tlenku glinu prowadziła do otrzymania granatu itrowo-glinowego. Wykorzystanie zarodkowania heterogenicznego pozwoliło na uzyskanie wyższego zagęszczenia otrzymywanych materiałów niż w przypadku próbek niezarodkowanych, zarówno podczas spiekania swobodnego, jak i po doprasowaniu izostatycznym na gorąco i wytworzenie w pełni zagęszczonego materiału.

EN

This article presents a new method of obtaining yttrium-aluminium garnet, which uses reaction sintering with nucleation using heterogeneous nanometric α-Al2O3 particles. The first step was to obtain alumina and yttria precursors by precipitating them from nitrate solutions (aluminium and yttrium, respectively) with ammonium carbonate followed by calcination of the yttrium oxide precursor at 700 ° C, while the aluminium oxide precursor was hydrothermally treated at 130 °C for 2 h. Two stoichiometric mixtures with respect to Y3Al5O12 of the obtained powders were homogenized for 30 minutes in an environment of pH = 12, then they were dried. In one mixture, 10 vol.% of the hydrothermal aluminium component was replaced by α-Al2O3 nanopowder to induce nucleation. Homogeneous powder mixtures were pressed at a pressure of 300 MPa and sintered in a cycle consisting of natural sintering at temperatures of 1130-1675 °C and additional HIP densification at 1600 °C in the case of samples sintered at the highest temperature. The phase composition of the produced powders and sinters was determined by XRD analysis, while the microstructure of the latter was shown in SEM images. In addition, DSC-TG analysis of the obtained precursor powders was performed. The solid state reaction between the yttrium oxide and alumina precursors led to the yttrium-aluminium garnet. The use of heterogeneous nucleation allowed for a higher density of obtained materials than for non-nucleated samples, both during free sintering and after hot isostatic pressing, and production of fully dense material.

2

Wpływ składu chemicznego na spiekalność i przewodnictwo jonów litu w La2/3-xLi3xTiO3 – ceramicznym elektrolicie stałym o strukturze perowskitu

Polczyk T., Zając W., Świerczek K.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 1

28--32

PL

Wydajność nowej generacji akumulatorów litowych typu all-solid-state, które w przyszłości mogą stać się bezpieczniejszą alternatywą dla tradycyjnych akumulatorów Li-ion, będzie zależała m.in. od możliwości zastosowania elektrolitów stałych o wysokim przewodnictwie jonowym. Transport jonów w polikrystalicznych spiekach jest złożonym zjawiskiem, na które wpływają zarówno ruchliwość i koncentracja nośników w sieci krystalicznej, jak i opór granic międzyziarnowych oraz porowatość spieków. Niniejsza praca dotyczy związku pomiędzy składem chemicznym i gęstością względną a przewodnictwem jonowym materiałów z grupy tlenków o strukturze perowskitu La2/3-xLi3xTiO3, wykazujących wysoką ruchliwość jonów litu już w temperaturze pokojowej. Przy użyciu techniki dylatometrycznej wykazano, że w badanym układzie proces reaktywnego spiekania rozpoczyna się powyżej 1000 °C, a całkowity skurcz spiekania, jak i jego dynamika silnie zależą od składu chemicznego spieków; wzrost zawartości litu powoduje wzrost szybkości spiekania i skutkuje większymi wartościami końcowej gęstości względnej. Jednoczesny wpływ koncentracji nośników ładunku w podsieci litu w strukturze krystalicznej La2/3-xLi3xTiO3 i porowatości uzyskiwanych spieków prowadzi do maksymalnej wartości przewodnictwa jonowego wynoszącej 3,5•10-5 S•cm-1 w temperaturze pokojowej dla materiału o składzie La0,59Li0,24TiO3.

EN

Efficiency of a new generation all-solid-state lithium batteries, which in the future have a chance to become a safer alternative for conventional Li-ion batteries, depends, among others, on availability of high ionic conductivity solid electrolytes. Ion transport in a polycrystalline solid is a complex phenomenon affected by mobility and concentration of charge carriers in the crystal lattice as well as the grain boundary resistance and porosity of the sintered body. This work reports on relation between chemical composition, relative density and ionic conductivity in a La2/3-xLi3xTiO3 perovskite-structured oxide which exhibits high lithium-ion mobility already at room temperature. Using a dilatometry technique, it is shown that reactive sintering commences above 1000 °C in the studied system, and the total shrinkage and dynamics of sintering strongly depends on the lithium content – more lithium causes the sintering rate and final relative density increased. Simultaneous effects of the concentration of charge carriers in the lithium sublattice of the La2/3-xLi3xTiO3 crystal structure and the porosity of sintered materials lead to maximum ionic conductivity of 3.5•10-5 S•cm-1 at room temperature for the La0,59Li0,24TiO3 composition.

3

Zastosowanie urządzenia SPS w procesie spiekania reakcyjnego materiałów ceramicznych

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

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 4

294--297

PL

Omówiono metodę spiekania materiałów z wykorzystaniem nagrzewania iskrą elektryczną SPS i metodę spiekania reakcyjnego SPS na przykładzie ceramiki TaB2. Syntezę proszków tantalu i boru oraz proces spiekania przeprowadzono w ramach jednego etapu technologicznego. Zaprezentowano wyniki badań mikrostrukturalnych oraz pomiarów gęstości pozornej, modułu Younga i twardości Vickersa materiałów po reakcji syntezy i procesie spiekania.

EN

The Spark Plasma Sintering (SPS) method for densification of ceramic materials and the SPS reactive sintering process at the example of tantalum diboride (TaB2) ceramic was described. Synthesis of tantalum and boron mixture and follow sintering process were carried out in one production stage. The results of microstructural investigation, apparent density measurements, Young's modulus and Vickers hardness of the materials obtained by synthesis reaction and by sintering process are presented.

4

Non-conventional processing routes and applications of intermetallics

Novak P.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

93--99

EN

Intermetallics are materials offering wide variety of interesting properties, such as high hardness, high chemical resistance, shape memory or hydrogen storage ability. However, the synthesis and processing of intermetallic compounds by common metallurgical techniques is often very problematic. In this paper, the modern techniques involving non-conventional processes of powder metallurgy, reactive sintering and mechanical alloying, are presented. In the field of application, novel directions are linked – the use of intermetallic-based materials as surgical implants or tool materials.

PL

Materiały na osnowie faz intermetalicznych oferują szeroką gamę interesujących właściwości, takich jak wysoka twardość, wysoka odporność chemiczna, pamięć kształtu i zdolność do przechowywania wodoru. Jednakże synteza i wytwarzanie związków międzymetalicznych zwykłymi technikami metalurgicznymi jest często bardzo problematyczna. W niniejszej pracy zaprezentowano nowoczesne techniki obejmujące niekonwencjonalne procesy metalurgii proszków, spiekania reaktywnego i mechanicznego stopowania Wskazano nowe zastosowania materiałów na osnowie faz intermetalicznych, takie jak implanty chirurgiczne czy materiały narzędziowe.

5

High density sintered stainless steels with improved properties

Rosso M., Actis Grande M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 21, nr 2

97-102

EN

Purpose: of this paper is the study of the properties of sintered ALSI 316L (1.4404 according to EN 10088. Sintered stainless steels occupy a prominent position in the high alloyed steels, however their properties are limited by the presence of porosity. The improvement of quality and performances of products coupled with a reduction of manufacturing costs calls for high compacting pressures, as well as high sintering temperatures. However, the possibility to fill the open porosity of sintered parts by infiltration process with a metal alloy or by the use of reactive sintering techniques can favour the production of stainless steel parts with enhanced mechanical properties and good corrosion resistance). Design/methodology/approach: Sintered AISI 316L (1.4404 according to EN 10088) stainless steel samples have been manufactured using different combinations of compacting pressure and sintering parameters (time, temperature, atmosphere), or a modified composition able to allow reactive sintering process, as well as the contact infiltration with bronze. Findings: the studies have been forwarded towards the statistical and dynamic mechanical properties, as well as the corrosion behavior. Lowering the porosity level and increasing the sintering degree, by use of higher compacting pressure or sintering temperature, is of great effectiveness, especially from the point of view of mechanical properties and fatique endurance. Practical implications: the obtained results demonstrate the benefits of contact infiltration and of reactive sintering techniques to sinter stainless steels components having higher density and better mechanical and corrosion resistance properties than the traditional compositions, compacted at high pressure and sintered at elevated temperature. Originality/value: very promising results have been also obtained with a modified composition able to allow reactive sintering process.

6

Contribution to study and development of PM stainless steels with improved properties

Rosso M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 24, nr 1

178-187

EN

Purpose: of this paper is to present the studies performed at Politecnico di Torino aimed to the development of innovative composition of PM duplex stainless steels characterized with very high and unique mechanical and corrosion resistance properties. Previously a base research to attain improvement of quality and performances of sintered AISI 316L has been developed. Moreover the possibility to enhance mechanical and corrosion resistance properties through contact infiltration or through the use of reactive sintering techniques has also been demonstrated and discussed. Design/methodology/approach: The duplex compositions have been obtained using austenitic AISI 316L and AISI 41OL as starting base powders. While AISI 316L stainless steel samples have been manufactured using different combinations of compacting pressure and sintering parameters, or a modified composition able to allow reactive sintering process, as well as the contact infiltration with bronze. Findings: The studies have been forwarded towards the static and dynamic mechanical properties, as well as the corrosion behavior. Lowering the porosity level and increasing the sintering degree, by use of higher compacting pressure or sintering temperature, is of great effectiveness, especially from the point of view of mechanical properties. Moreover, the innovative duplex composition are very promising. Practical implications: according to achieved results, duplex stainless steels can be obtained starting from austenitic of martensitic stainless steel powders by simple addition of single elements, through a process in vacuum. Concerning traditional austenitic grades, the obtained results demonstrate the benefits of contact infiltration and of reactive sintering techniques to sinter stainless steels components having higher density and better mechanical and corrosion resistance properties than the traditional compositions, compacted at high pressure and sintered at elevated temperature. Originality/value: very promising results have been obtained with special compositions able to allow the production of real duplex alloys, as well as with a modified composition of AISI 316L grade able to realize a reactive sintering process.

7

Spajanie ceramiki cyrkonowej z zastosowaniem związków międzymetalicznych na bazie niklu i aluminium

Krajewski A., Kaliński D., Chmielewski M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2006

|

z. 215

87-96

PL

Ceramika cyrkonowa znajduje zastosowanie w budowie maszyn i urządzeń pracujących w wysokiej temperaturze w otoczeniu powietrza podlegając zmęczeniu cieplnemu. W ustrojach, w których stosuje się elementy ceramiczne priorytetowym zagadnieniem staje się konieczność ich łączenia z elementami bazowymi ze stopów metali lub innych materiałów ceramicznych. Podstawowe metody łączenia to lutowanie aktywne, metalizacja proszkowa oraz zgrzewanie dyfuzyjne. W pracy zastosowano metodę spiekania reaktywnego pomiędzy ciekłym aluminium i niklem w fazie stałej w celu otrzymania złącza z ceramiką cyrkonową. Składniki do uzyskania warstwy przejściowej pomiędzy spajanymi elementami z ceramiki cyrkonowej były w formie mieszaniny 50% at proszków Ni i Al. Badania skoncentrowano na optymalizacji warunków formowania związku międzymetalicznego NiAl oraz otrzymania złącza z ceramiką na bazie 2r02. Próby spajania przeprowadzono w temperaturze od 1023 K do 1273 K dla czasów wygrzewania od 30 do 90 min. Proces prowadzono pod osiowym dociskiem ok. 6 MPa w próżni 2.66.10.3 Pa.

EN

Zirconia ceramics is used in many diverse applications, including devices and construcyions working at high temperature in air and resistant to heat fatigue. To large extent the area of these applications is determined by the possibility of formation of durable and tight joints between zirconia and metal or another ceramics. This kind of joints should be resistant not only to sdingle action of high temperature, but also should be characterised by high durability at temperature. One of the possible method to obtain joint fulfilling these requirements could be applied of intermetallic compounds, like Al-Ni or Al-Fe, which were created during the joining process. Materials od the base of intermetallic compounds of nickel and iron with aluminium possess unique mechanical properties as well as high structure stability at high temperatures. They have high melting temperature (e.g. in the case of NiAL equal to 1873K), high strenght, low density, relatively high thermal conductivity and good resistance to oxidation and corrosion at high temperatures. In this work the attempt to use reactive sintering between liquid aluminium and solid nickel to join two zirconia substrates. The components of the interface were inserted between joined parts in the form of Al-Ni powder mixture with composition of intermetallic compounds (nickel aluminides) formation in the ceramics - nickel aluminides interlayer - ceramics joints. The experimental procedure was carried out in the temperature range from 1023K to 1273K for holding time 30 to 90 min. Process was performed with small uniaxial pressure of 6MPa in vacuum (2.66.10Pa).