Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badanie możliwości syntezy mullitu za pomocą mikrofal

Taźbierski P., Dziubak C., Tymowicz-Grzyb P.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 2

98--104

PL

Niewielkie występowanie mullitu w środowisku naturalnym powoduje, że praktyczne znaczenie ma minerał syntetyczny. Wytwarzanie mullitu związane jest z takimi właściwościami surowców jak czystość chemiczna, uziarnienie, postać chemiczna, a także z procesem syntezy w wysokiej temperaturze. Przedstawiono wyniki syntezy mullitu z wykorzystaniem pieca mikrofalowego z surowców (Al2O3, SiO2) o uziarnieniu mikrometrycznym oraz nanometrycznym. Wyniki badań obejmują skład fazowy produktów odpowiednio do właściwości surowców wyjściowych i temperatury syntezy.

EN

Small presence of mullite in nature results in practical importance of a synthetic mineral. Preparation of mullite is related to the properties of raw materials such as: chemical purity, grain size, phase and the synthesis process at a high temperature. The synthesis of mullite with the use of a microwave oven is presented. Al2O3, and SiO2 powders with micrometer and nanometer grain sizes were used for the synthesis. The test results include the phase composition of products in relation to the properties of raw materials and synthesis temperature.

2

Wpływ warunków procesu spiekania na wybrane właściwości kompozytu TiN-TiB2

Wyżga P., Zybura-Skrabalak M., Jaworska L., Szutkowska M.

Prace Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania. Zeszyty Naukowe

|

2015

|

nr 91

125--125

PL

Azotki i borki metali przejściowych z grupy IV, V, VI układu okresowego (np. Ti, Zr, Nb, Ta) charakteryzują się dobrymi właściwościami mechanicznymi, takimi jak twardość, moduł Younga czy odporność na działanie wysokich temperatur. W porównaniu z tlenkami odznaczają się lepszą stabilnością chemiczną w wysokich temperaturach i odpornością na pękanie powierzchniowe. Kombinacja tych właściwości powoduje, że coraz częściej podejmowane są próby otrzymania kompozytów o osnowie borków i azotków, o jak najlepszym zagęszczeniu, do zastosowań wysokotemperaturowych oraz do pracy w warunkach zużycia ściernego. Dotychczasowe badania wykazały, że kompozyt TiN–TiB2 charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami tribologicznymi w wysokich temperaturach. Niska spiekalność azotków i borków wynika z ich wysokiej temperatury topnienia oraz niskiego współczynnika dyfuzji. Według danych literaturowych trudności w otrzymywaniu kompozytów TiN–TiB2 wiążą się również z utratą azotu podczas spiekania, które to zjawisko obserwujemy w temperaturach powyżej 1800°C. Proces ten wpływa na wzrost porowatości i obniżenie właściwości mechanicznych kompozytu. Otrzymanie kompozytu składającego się z tych dwóch faz, o wysokim stopniu zagęszczenia, w tym przypadku jest trudne do realizacji metodami konwencjonalnymi, dlatego prowadzone są próby spiekania z wykorzystaniem reakcyjnej metody SHS, która wymaga zastosowania prekursorów Ti, BN, B lub TiH2 i BN. Mieszanki proszków TiN–TiB2 spiekane są zazwyczaj metodami HP, HIP, ciśnieniowymi z bezpośrednim grzaniem przepływającym prądem SPS/FAST lub reakcyjnie (SPS–SHS). Wytworzenie kompozytu TiN–TiB2 o dobrych właściwościach mogłoby poszerzyć zastosowanie TiN i TiB2, ograniczone ze względu na trudną spiekalność. W prezentowanej pracy przeprowadzono analizę wpływu dodatku TiB2 na spiekalność i właściwości fizyczno-mechaniczne kompozytów TiN–TiB2 z wykorzystaniem różnych metod spiekania tj. swobodnego, mikrofalowego, SPS/FAST, HP–HT. Przeprowadzono analizę spiekalności mieszanek mikrometrycznych i nanometrycznych proszków TiN–TiB2. Zastosowano dwa rodzaje mieszanek: 70% mas. TiN – 30% mas. TiB2, 50% mas. TiN – 50% mas. TiB2. Z analizy wykresu fazowego materiałów TiN–TiB2 wynika, że temperatura topnienia wytypowanych mieszanek powinna być niższa od temperatury topnienia każdej z faz TiN i TiB2. Badania wykazały, że kompozyt z 30% mas. TiB2 ma wyższą gęstość względną od kompozytów z 50% masy TiB2. Materiały o najwyższych właściwościach fizycznych i mechanicznych otrzymano z proszków mikrometrycznych o składzie 70% mas. TiN – 30% mas. TiB2 i 50% mas. TiN – 50% mas. TiB2. Uzyskane właściwości fizyczne i mechaniczne w spiekach TiN–TiB2 otrzymanych metodami wykorzystującymi podwyższone ciśnienie SPS/FAST, HP–HT, wskazuje na możliwość spiekania tych materiałów w temperaturze niższej o 600°C w porównaniu do spiekania swobodnego. W typowym procesie spiekania swobodnego wygrzewanie w temperaturze wytrzymania trwa godzinę, podczas gdy spiekanie SPS/FAST i HP–HT w przypadku badanych kompozytów wyniosło odpowiednio 5 minut i 40 sekund. Z rezultatów badań wynika, że metody ciśnieniowe intensyfikują procesy dyfuzyjne, co prowadzi do ograniczenia czasu spiekania do kilku minut w metodzie SPS/FAST lub sekund w metodzie wysokociśnieniowej. Wykazano jednoznacznie korzystny wpływ metody SPS/FAST na proces spiekania kompozytu TiN–TiB2. Materiały spiekane tą metodą charakteryzują się korzystnym ściskającym charakterem naprężeń na powierzchni kompozytu i niewielkim rozrostem ziarna w porównaniu do spieków o tym samym składzie fazowym, otrzymanych metodą spiekania swobodnego. Wykazano także konieczność stosowania ciśnieniowych metod spiekania w przypadku nanoproszków TiN–TiB2. Uzyskane wyniki badań potwierdzają tezę, że zastosowanie niekonwencjonalnych technik spiekania pozwala otrzymać materiały o wyższym zagęszczeniu i lepszych właściwościach fizycznych i mechanicznych w porównaniu do materiałów otrzymanych metodą spiekania swobodnego, szczególnie w odniesieniu do nanoproszków TiN–TiB2.

EN

The work was carried out to investigate the influence of sintering conditions on nano and micropowders of TiN–TiB2. The conventional, microwave, SPS/FAST, and HP–HT sintering methods were used. Two types of mixtures containing 70% TiN - 30% TiB2 and 50% TiN – 50% TiB2 by mass were sintered. The analyzes of chemical and phase composition, microstructure examination by SEM and TEM, measurements of internal stresses, selected physical and mechanical properties (density, Young's modulus, microhardness, surface cracking resistance) and measurement of the nitrogen content by extracting heat were carried out. It has been clearly demonstrated that pressure methods of sintering like SPS/FAST and HP–HT have beneficial effect on consolidation process of the TiN–TiB2 composite. Materials sintered by these methods were characterized by good physical and mechanical properties. It was also shown that there is a need to use pressure method of compaction during sintering of TiN–TiB2 nanoparticles. The results confirm the thesis that the use of non-conventional sintering techniques allows to obtain materials with higher density and better physical and mechanical properties compared to the materials obtained by free sintering, particularly with regard to TiN–TiB2 nanopowders.

3

Wytwarzanie ceramiki tlenkowej z zastosowaniem spiekania mikrofalowego

Putyra P.

Mechanik

|

2014

|

R. 87, nr 4

284--287

PL

Przedstawiono rezultaty spiekania mikrofalowego materiałów o osnowie Al2O3. Materiały spiekano w piecu mikrofalowym MKH 4,8 LINN, zgodnie z parametrami: temperatura spiekania - 1620 st. C, czas spiekania - 5 minut, prędkość nagrzewania - 9 st. C/min oraz 17 st. C/min. za pomocą krążków pirometrycznych przeprowadzono pomiar rozkładu temperatury w komorze pieca. Gęstość względna materiałów po procesie spiekania mikrofalowego przekraczała 98%, a ich moduł Younga mieścił się w zakresie 377 do 395 GPa. Zastosowanie nagrzewania mikrofalowego pozwoliło na znaczne skrócenie procesu w porównaniu ze spiekaniem konwencjonalnycm.

EN

Presented are the results of alumina microwave sintering process. The ceramic materials were sintered using microwave furnace MKH 4,8 LINN in accordance with the process parameters: sintering temperature –1620 degree Celsjus, sintering time – 5 minutes, heating rate – 9 C/min. and 17 C/min. The temperature distribution in the microwave furnace chamber was measured using process temperature control rings. The relative density of materials after microwave sintering exceeded 98% and the values of the Young’s modulus were in the range from 377 to 395 GPa. Using process time compared to conventional sintering process.

4

Contribution of the microwave sintering for getting nanosized ZnO based ceramics for varistors

Savary E., Marinel S., Harnois C., Pautrat A., Retoux R.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 3

376-381

EN

Zinc oxide is a well-known material, used especially as varistors. The electrical properties of the zinc oxide varistor are strongly correlated to the final microstructure. The breakdown voltage is particularly grains size dependent. In this paper, a wet chemical route was used to get nano-sized ZnO based powder, with a very narrow granulometric distribution centred at roughly 20 nm. The used synthesis method is based on the direct precipitation of the zinc oxalate solution. The conventional sintering of this nano-sized powder leads to a slight decrease of the grain size (around 2 µm), compared to the grain size observed in a material originated from the powder conventionally synthesized and sintered (> 4 µm). Despite this slight grain size modification, a strong increase of the breakdown voltage is evidenced in the samples obtained through the liquid route. When the microwave sintering process is used to sinter nano-sized ZnO powder, nano-sized grains bulk ceramics are obtained owing to the very short thermal cycle (less than 5 minutes). It is undoubtedly clear that the microwave sintering allows both maintaining the grain size at the nanometric scale and achieving very high density. In that case, a high resistivity increasing below the breakdown voltage is observed and the breakdown voltage is becoming too high (> value) to be measured. Otherwise, it is clearly indicated that the very short time of the heating process induces a modification of the secondary phases composition, which are mainly localized at the grain boundaries.

PL

Tlenek cynku jest dobrze znanym materiałem, wykorzystywanym szczególnie do wytwarzania warystorów. Właściwości elektryczne warystora z tlenku cynku związane są mocno z końcową mikrostrukturą tworzywa. Napięcie przebicia jest w sposób szczególny zależne od wielkości ziarna. W niniejszym artykule, wykorzystano mokrą metodę chemiczną do uzyskania nanometrycznego proszku opartego na ZnO, mającego bardzo wąski skład granulometryczny z centrum umiejscowionym mniej więcej przy 20 nm. Wykorzystana metoda syntezy opiera się na wytrącaniu szczawianu cynku bezpośrednio z roztworu. Konwencjonalne spiekanie tego nanoproszku prowadzi do nieznacznego zmniejszenia rozmiaru ziarna (około 2 µm), w porównaniu z rozmiarem ziarna w materiale otrzymanym z proszku syntezowanego i spiekanego konwencjonalnie (> 4 µm). Pomimo tej małej modyfikacji rozmiaru ziarna, udokumentowano mocny wzrost napięcia przebicia w próbkach otrzymanych metodą mokrą. Wtedy gdy wykorzystuje się proces spiekania mikrofalowego do spieczenia nanometrycznego proszku ZnO uzyskuje się masywną ceramikę o nanometrycznym ziarnie, dzięki bardzo krótkiemu cyklowi termicznemu (poniżej 5 min). Jest niewątpliwie oczywiste, że spiekanie mikrofalowe umożliwia zarówno utrzymanie rozmiaru ziarna w skali nanometrycznej, jak i osiągnięcie bardzo dużej gęstości. W takim przypadku, obserwuje się wysokie zwiększenie rezystywności poniżej napięcia przebicia, a napięcie przebicia staje się zbyt duże, aby mogło być zmierzone. Poza tym jasno wykazano, że bardzo krótki czas procesu ogrzewania wywołuje modyfikację składu faz drugorzędnych, które zlokalizowane są głównie w granicach międzyziarnowych.

5

Development of a new aluminium matrix composite reinforced with iron oxide (Fe3O4)

Bayraktar E., Katundi D.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

Vol. 38, nr 1

7-14

EN

Purpose: of this paper is to develop new aluminium matrix (intermetallic) composites reinforced with iron oxide (Fe3O4) that will be used in aeronautical engineering or in electronic industry. Different parameters such as sintering time and temperature, reinforcement, compact pressure were evaluated. The final purpose of this project is going on to improve conductivity and magnetic permeability of this new composite. Design/methodology/approach: In this paper, a new alternative materials “aluminium–iron oxide (Fe3O4, naturally as the mineral magnetite) powder composite” has been developed by using a microwave (in the laboratory scale) sintering programme with various aspect ratios, that iron oxide (Fe3O4) particle sizes and aluminium powders together were prepared. This paper contains partially preliminary results of our going-on research project. Findings: Green density increased regularly depending on the compact pressure and percentage of the iron oxide (Fe3O4). Micro and macro porosity was not found due to very clean microwave sintering. Density after microwave sintering was higher than that of traditional sintering in an electrical oven. Research limitations/implications: This project is going on and magnetic permeability and conductivity of this composite will be improved. Practical implications: This composite is new and clean and thanks to the new microwave sintering basically will be used in aeronautical engineering. Microwave heating results in lower energy costs and decreased processing times for many industrial processes. Originality/value: Originality of this paper is to use a new reinforcement in the aluminium matrix composite; Fe3O4-iron oxide. A new method - microwave sintering- has been carried out on this composite.