Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effectiveness of the low-level MgO addition in the two-stage sintering of ultrafine alumina

Moskała Norbert, Pyda Waldemar

Materiały Ceramiczne

|

2020

|

T. 72, nr 3

171--180

EN

Submictrometric (~0.1 µm) alumina powders, pure and doped with 0.05% or 0.5% by weight of magnesia, were cold isostatically pressed and two-stage sintered. The preliminary experiment involved selecting the T1 temperature of the two-stage sintering (TSS). This was done by analysing the grain size as a function of relative density during sintering at a constant heating rate. Thereafter, the lower TSS temperature (T2) was set to 25-50 °C below T1, and the dwell time at T2 was assumed to be in the range of 3-12 hours. A final comparison of the density and grain size between the doped and undoped two-stage sintered samples proved that the sintering effect is better for the magnesium oxide doped materials, but also showed that the effect is non-linear, and less magnesia is more beneficial. Finally, an almost fully densified MgO-doped alumina ceramics with an average grain size close to 0.5 microns was obtained. The reference, conventional sintering process (T1/3 h) also resulted in very well densified materials, but with a coarser microstructure.

PL

Submiktrometryczne (~0,1 µm) proszki tlenku glinu, czysty i domieszkowane 0,05% lub 0,5% mas. tlenku magnezu, prasowano izostatycznie na zimno i spiekano dwuetapowo. Eksperyment wstępny obejmował dobór temperatury T1 dwuetapowego spiekania (TSS). Dokonano tego przez analizę wielkości ziarna w funkcji gęstości względnej podczas spiekania ze stałą szybkością ogrzewania. Następnie ustawiono niższą temperaturę TSS (T2) na 25-50° C poniżej T1, a czas przetrzymania w T2 przyjęto w zakresie 3-12 godzin. Końcowe porównanie gęstości i wielkości ziarna pomiędzy domieszkowanymi i niedomieszkowanymi dwuetapowymi próbkami spiekanymi dwuetapowo wykazało, że efekt spiekania jest lepszy dla materiałów domieszkowanych tlenkiem magnezu, ale także pokazało, że efekt jest nieliniowy, a mniejsza ilość tlenku magnezu jest korzystniejsza. Ostatecznie otrzymano prawie całkowicie zagęszczoną ceramikę z tlenku glinu domieszkowanego MgO o średnim uziarnieniu bliskim 0,5 mikrona. Referencyjny, klasyczny proces spiekania (T1/3 godz.) również skutkował bardzo dobrze zagęszczonymi materiałami, ale o bardziej gruboziarnistej mikrostrukturze.

2

Preparation Of Fine Grained SiC At Reduced Temperature By Two-Step Sintering

Kim K.-W., Oh K.-S., Lee H., Kim B. S., Chung T.-J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2B

1539--1542

EN

Two-step sintering route was applied for the densification SiC by promoting the role of liquid phase. The specimen contained 8 vol% of liquid phase composed of Al2O3 and Y2O3. The heating schedule consisted with initial rapid heating to 2000°C and immediate quenching to 1700 or 1750°C. By heating at elevated temperature, even distribution of the liquid phase was intended. The heat treatment at reduced temperature was to suppress the evaporative loss of the liquid and to secure the time for densification. The two-step sintering effectively suppressed loss of mass and coarsening. The resultant SiC was thus dense and was composed of fine grains exhibiting hardness of 2321 kgf/mm2.

3

Double Step Sintering Behavior Of 316L Nanoparticle Dispersed Micro-Sphere Powder

Jeon B., Sohn S. H., Lee W., Han C., Kim Y. D., Choi H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2B

1155--1158

EN

316L stainless steel is a well-established engineering material and lots of components are fabricated by either ingot metallurgy or powder metallurgy. From the viewpoints of material properties and process versatility, powder metallurgy has been widely applied in industries. Generally, stainless steel powders are prepared by atomization processes and powder characteristics, compaction ability, and sinterability are quite different according to the powder preparation process. In the present study, a nanoparticle dispersed micro-sphere powder is synthesized by pulse wire explosion of 316L stainless steel wire in order to facilitate compaction ability and sintering ability. Nanoparticles which are deposited on the surface of micro-powder are advantageous for a rigid die compaction while spherical micro-powder is not to be compacted. Additionally, double step sintering behavior is observed for the powder in the dilatometry of cylindrical compact body. Earlier shrinkage peak comes from the sintering of nanoparticle and later one results from the micro-powder sintering. Microstructure as well as phase composition of the sintered body is investigated.

4

Influence of two-step sintering on microstructure evolution and mechanical properties of alumina-nanozirconia composites

Wójtowicz B., Pyda W.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 2

132-137

EN

In this work we present the preparation of 2 and 12 vol.% zirconia alumina composites via filter pressing and pressureless sintering at a constant heating rate (CHR), by means of two-step sintering (TSS) and reverse two-step sintering (RTSS). Nanozirconia (10 nm) and microalumina (175 nm) powders were used. The resultant composites were characterized in terms of their microstructural (density, grain size) and mechanical (hardness, fracture toughness) properties. The heating schedule showed an insignificant effect on the density of the composites. TSS produced composites of the best properties and finest microstructure, while RTSS in the case of samples containing 12 vol.% of zirconia, produced the coarsest grains. The resultant densities were close to 95%, but the fracture toughness and hardness were reasonably good: (7,0۪,2) MPa •m0,5 and (20,8۪,2) GPa for the TSS sample containing 12 vol.% zirconia, respectively.

PL

W pracy przedstawiono wytwarzanie kompozytów ZTA (Zirconia Toughened Alumina) zawierających 2 i 12 % obj. tlenku cyrkonu. Kompozyty zostały wytworzone techniką prasowania filtracyjnego i spiekania swobodnego przy zastosowaniu różnych krzywych spiekania: ze stałą szybkością grzania (CHR), w cyklach spiekania dwuetapowego (TSS) oraz odwróconego spiekania dwuetapowego (RTSS). Do wytworzenia kompozytu wykorzystano nanoproszek tlenku cyrkonu o średnim rozmiarze ziaren wynoszącym 10 nm oraz mikroproszek tlenku glinu o średnim rozmiarze ziaren wynoszącym 175 nm. Otrzymane kompozyty były charakteryzowane pod kątem parametrów mikrostruktury (gęstość, rozmiar ziaren) oraz właściwości mechanicznych (twardość, odporność na kruche pękanie). Przebieg krzywej spiekania wykazał nieznaczny wpływ na gęstość próbek. Przy zastosowaniu spiekania dwuetapowego uzyskano najlepsze właściwości i najdrobniejszą mikrostrukturę, podczas gdy zastosowanie odwróconego spiekania dwuetapowego prowadziło do otrzymania kompozytu Al2O3 - 12% obj. tlenku cyrkonu o największych ziarnach w spieku. Pomimo stosunkowo niskich gęstości spieków, wynoszących w przybliżeniu 95%, dla kompozytu zawierającego 12% obj. tlenku cyrkonu uzyskano dobre właściwości mechaniczne: twardość wynoszącą 20,8۪,2 GPa i odporność na kruche pękanie wynoszącą 7,0۪,2 MPa •m0,5.

5

Two-step sintering and related properties of 10 vol.% ZrO2-Al2O3 composites derived from filter and cold isostatic pressing

Wójtowicz B., Pyda W.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 4

814-819

EN

This work presents a preparation of 10 vol.% zirconia-alumina composites with micrometer alumina and submicrometer zirconia grains via filter pressing and cold isostatic pressing for low temperature consolidation, and constant heating rate sintering (CHR), two-step sintering (TSS) and reverse two-step sintering (RTSS) for high temperature consolidation. The powders of nano-zirconia (10 nm) and alumina (175 nm) were used. Temperatures T1 and T2 of 1600°C and 1350°C were set for TSS, respectively. A reversed sequence of these temperatures was used for RTSS. The resultant composites were characterized in terms of density, microstructural features, hardness and fracture toughness. Both the forming method and the heating schedule showed negligible effects on density of the composites that were sintered using the heating schedules involving a temperature of 1600°C. The microstructure of composites was affected mainly by the heating schedule applied. The composite containing alumina grains of ~2.2 žm and uniformly dispersed zirconia grains of ~0,25 žm was obtained in case of the TSS schedule. The reversed two-step sintering (RTSS) delivered the most coarse-grained microstructures. The temperature T1 of 1600°C generated large grain growth ratios (10.8-18.5), resulting in the composites showing densities close to 95 , but reasonably good hardness (20.8 š 0.2 GPa) and fracture toughness (7.0 š 0.2 MPa•m0.5).

PL

W pracy przedstawiono wytwarzanie kompozytów 10 % obj. ZrO2-Al2O3, zawierających mikronowe ziarna tlenku glinu i submikronowe tlenku cyrkonu, za pomocą prasowania filtracyjnego i izostatycznego na zimno, w przypadku konsolidacji niskotemperaturowej, oraz spiekania ze stałą szybkością ogrzewania (CHR), spiekania dwuetapowego (TSS) i odwróconego spiekania dwuetapowego (RTSS), w przypadku konsolidacji wysokotemperaturowej. Wykorzystano proszki nanometrycznego ZrO2 (10 nm) i Al2O3 (175 nm). Dla schematu TSS ustalono temperatury T1 i T2 wynoszące odpowiednio 1600°C and 1350°C. Odwróconą sekwencję tych temperatur wykorzystano w przypadku schematu RTSS. Otrzymane kompozyty scharakteryzowano w kategoriach gęstości, cech mikrostrukturalnych, twardości i odporności na pękanie. Zarówno metoda formowania, jak i schemat ogrzewania miały zaniedbywalny wpływ na zagęszczenie kompozytów, które spieczono wykorzystując temperaturę 1600°C w schemacie ogrzewania. Na mikrostrukturę kompozytów główny wpływ miał schemat ogrzewania. Za pomocą schematu TSS otrzymano kompozyt zawierający ziarna tlenku glinu o rozmiarze ~2,2 žm i jednorodnie rozproszone ziarna tlenku cyrkonu o rozmiarze ~0,25 žm. Mikrostruktury pochodzące z odwróconego spiekania dwuetapowego (RTSS) były najbardziej gruboziarniste. Temperatura T1 wynosząca 1600°C spowodowała pojawienie się dużych współczynników rozrostu ziaren (10,8-18,5), które były przyczyną otrzymania kompozytów o gęstości wynoszącej blisko 95 %, ale wykazujących rozsądnie dobrą twardość (20,8 š 0,2 GPa) i odporność na pękanie (7,0 š 0,2 MPa•m0.5).

6

Sintering of nanocrystalline zinc oxide via conventional sintering, two step sintering and hot pressing

Mazaheri M.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 4

506-509

EN

Two-step sintering and hot pressing methods were applied on nanocrystalline ZnO to control the accelerated grain growth occurring during the final-stage of sintering. The sintering conditions (temperature and total time) and results (density and grain size) of two-step sintering (TSS), conventional sintering (CS) and hot pressing (HP) methods were compared. The grain size of the high density (> 98 %) ZnO compact produced by the two-step sintering was smaller than 1 žm; while the grain size of those formed by the conventional sintering method was ~4 žm. The HP technique versus CS was shown to be a superior method to obtain higher final density (99 %), lower sintering temperature, shorter total sintering time and rather fine grain size. The maximum density achieved via HP, TSS and CS methods were 99, 98.3 and 97 %, respectively. The final grain size of samples obtained by HP was larger than that of TSS method. However, the ultra-prolonged sintering total time (88 ks) and the lower final density (98.3 %) are the drawbacks of TSS in comparison with the faster HP method (17 ks and 99 %, respectively).

PL

Metody spiekania dwuetapowego i prasowania na gorąco zastosowano w przypadku nanokrystalicznego ZnO, aby kontrolować przyśpieszony rozrost ziaren występujący w końcowym etapie spiekania. Porównano warunki spiekania (temperatura i czas całkowity) i rezultaty spiekania (gęstość i rozmiar ziarna) metodami dwuetapową (TSS), konwencjonalną (CS) i prasowania na gorąco (HP). Rozmiar ziarna wypraski ZnO o wysokiej gęstości (> 98 %), wytworzonej w wyniku spiekania dwuetapowego, był mniejszy niż 1 žm, podczas gdy rozmiar ziarna wyprasek spiekanych konwencjonalnie wynosił ~4 žm. Technika HP w porównaniu z CS była lepszą metodą prowadzącą do uzyskania wyższej gęstości końcowej (99 %) i raczej drobny rozmiar ziarna w niższej temperaturze spiekania i przy krótszym całkowitym czasie spiekania. Maksymalna gęstość uzyskana metodami HP, TSS i CS wynosiła odpowiednio 99, 98.3 i 97 %. Końcowy rozmiar ziarna w próbkach pochodzących z metody HP był mniejszy niż z TSS. Jednakże, skrajnie wydłużony całkowity czas spiekania i niższa gęstość końcowa (odpowiednio 88 ks i 98.3 %) stanowią wady metody TSS w porównaniu z szybszą metodą HP (99 % TD przy czasie 17 ks).

7

Sintering and grain growth behaviour of ultra fine Al2O3 powder

Mazaheri M., Razavi Hesabi Z., Haghighatzadeh M., Sadrnezhaad S. K.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 3

297-300

EN

The sub-micrometer alumina powder with an average particle size of 150 nm was sintered, using two different methods, i.e. conventional sintering (CS) and two-step sintering (TSS). While the grain size of full-dense structures produced by conventional sintering ranges between 1-2 žm, the application of an optimum TSS regime led to a remarkable decrease of grain size down to ∼500 nm. The results show that low temperature isothermal dwell at 1150 ° after heating the green compacts up to 1300 ° decreased the grain size from 1.2 žm to 850 nm. A further decrease of the first step temperature to 1250 ° led to the formation of a finer structure with an average grain size of 500 nm.

PL

Submikronowy proszek Al2O3 o średnim rozmiarze cząstki wynoszącym 150 nm spiekano przy użyciu dwóch metod: konwencjonalnego spiekania (CS) i spiekania dwuetapowego (TSS). Podczas gdy rozmiar ziarna całkowicie zagęszczonych struktur, wytworzonych za pomocą konwencjonalnego spiekania, mieścił się w przedziale 1-2 žm, zastosowanie optymalnego reżimu TSS prowadziło do niezwykłego zmniejszenia rozmiaru ziarna poniżej ∼500 nm. Wyniki pokazują, że izotermiczne niskotemperaturowe przetrzymanie w 1150 stopni C, zastosowane po wygrzaniu surowych wyprasek aż do 1300 stopni C, zmniejsza rozmiar ziaren z 1.2 žm na 850 nm. Dalsze obniżenie temperatury pierwszego etapu spiekania do 1250 stopni C prowadziło do utworzenia bardziej drobnoziarnistej mikrostruktury o średnim rozmiarze ziarna wynoszącym 500 nm.