Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Estimation of lifetime of zirconia and zirconia-alumina composites using constant stress rate data

Wojteczko A., Lach R., Wojteczko K., Pędzich Z.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 1

14--18

EN

Ceramic failure, at stresses lower than those when KIc is reached, might be an effect of subcritical crack propagation. It occurs when the material is in service in the presence of water (even water vapour) for a long time. If this phenomenon leads to limiting its useful life, it is important to predict the lifetime of a ceramic component under specific conditions. Dynamic tests are suitable to determine subcritical crack growth parameters. Calculations are made to determine material behaviour under static loading on the basis of strength data. The paper presents the results for zirconia-alumina composites with 5, 15 and 50 vol.% inclusions to compare materials with different types of microstructures. Pure zirconia sintered bodies were used as the reference material.

PL

Zniszczenie materiałów ceramicznych, przy obciążeniach niższych niż te, gdy osiągane jest KIc, może być efektem pękania podkrytycznego. Ma to miejsce, gdy materiał używany jest w obecności wody (również w postaci pary wodnej) przez długi czas. Jeśli to zjawisko prowadzi do ograniczenia czasu użytkowania, istotne jest, aby przewidzieć czas przeżycia elementu ceramicznego działającego w danych warunkach. Odpowiednie do wyznaczania parametrów pękania podkrytycznego są testy dynamiczne. Obliczenia wykonywane są w celu przewidzenia zachowania materiału pod stałymi obciążeniami na podstawie wyników wytrzymałości. Praca przedstawia wyniki dla kompozytów tlenek cyrkonu-tlenek glinu z 5, 15 oraz 50 obj.% wtrąceń w celu porównania materiałów o różnych typach mikrostruktur. Spieki z czystego dwutlenku cyrkonu zostały zbadane jako materiał odniesienia.

2

Microstructure optimization of alumina/zirconia materials resistant for abrasive wear

Pędzich Z., Wojteczko A.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

498--499

EN

Sintered particulate composites in corundum-tetragonal zirconia system are the group of materials often utilized as structural ceramics because of their relatively low cost and high level of mechanical properties. In the paper results of experiment correlating basic mechanical (strength, fracture toughness) and useful (abrasive wear resistance, subcritical crack growth) parameters with composites microstructure were presented.

PL

Spiekane kompozyty ziarniste w układzie korund-tetragonalne polikryształy dwutlenku cyrkonu są grupą materiałów często stosowaną jako ceramika konstrukcyjna, ze względu na stosunkowo niską cenę oraz dobry poziom właściwości mechanicznych. W pracy przed-stawiono wyniki eksperymentu korelującego podstawowe parametry mechaniczne (wytrzymałość, odporność na kruche pękanie) oraz użytkowe (odporność na zużycie ścierne, odporność na pękanie podkrytyczne) z mi-krostrukturą tworzyw kompozytowych.

3

Determination of the subcritical crack growth parameters in ZrO2-Al2O3 composite under different environmental conditions

Wojteczko A., Naróg Ł., Pędzich Z.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

496--497

EN

The presence of the water, also in the form of water vapour, can significantly decrease the ceramic material strength. It occurs due to subcritical crack growth phenomenon. Especially susceptible to the stress corrosion are oxide materials. Test were carried out by the Constant Stress Rate method, in the air and the water environment, for the ZrO2 – 10 vol. % Al2O3 composite.

PL

Obecność wody, również w postaci pary wodnej, może znacząco wpływać na obniżenie wytrzymałości materiałów ceramicznych. Ma to miejsce z powodu występo-wania zjawiska pękania podkrytycznego. Szczególnie podatne na korozję naprężeniową są materiały tlenkowe. Badania przeprowadzono metodą stałego przyrostu naprężeń, w powietrzu oraz środowisku wodnym, dla kompozytu ZrO2 – 10 obj. % Al2O3.

4

The Influence Of The Way Of Alumina Addition On Properties Improvement Of 3YSZ Material

Drożdż E., Jelonek M., Wyrwa J., Rękas M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

999--1002

PL

Tlenek cyrkonu (IV) stabilizowany itrem (YSZ) jest jednym z najlepiej poznanych tlenkowych materiałów ceramicznych stosowanych jako składnik zarówno elektrolitów stałych jaki i materiałów anodowych dla stałotlenkowych ogniw paliwowych (SOFC). W pracy zostały porównane właściwości tradycyjnie produkowanego (poprzez mechaniczne mieszanie tlenków) kompozytu Al2O3/3YSZ z właściwościami analogicznych materiałów wytworzonych metodą cytrynianową oraz impregnacji oraz z właściwościami czystego 3YSZ. Otrzymane materiały badano metodami dyfrakcji rentgenowskiej, skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) z jednoczesną analizą EDX, spektroskopii impedancyjnej oraz wykonano analizę gęstości próbek. Wyniki badań pokazały iż niezależnie od sposobu wprowadzenia Al2O3 do układu, kompozyty Al2O3/3YSZ wykazują wyższe przewodnictwo niż czysty 3YSZ. Ponadto stwierdzono, biorąc pod uwagę możliwość zastosowania badanych materiałów jako materiał anodowy w IT-SOFC, iż najbardziej obiecujące właściwości mikrostrukturalne oraz elektryczne posiadają materiały kompozytowe otrzymane metodą cytrynianową.

5

Electrolytes For Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells

Rękas M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

891--896

EN

Solid electrolytes for construction of the intermediate-temperature solid oxide fuel cells, IT-SOFC, have been reviewed. Yttrium stabilized tetragonal zirconia polycrystals, YTZP, as a potential electrolyte of IT-SOFC have been highlighted. The experimental results involving structural, microstructural, electrical properties based on our own studies were presented. In order to study aluminum diffusion in YTZP, aluminum oxide was deposited on the surface of 3 mol.% yttria stabilized tetragonal zirconia polycrystals (3Y-TZP). The samples were annealed at temperatures from 1523 to 1773 K. Diffusion profiles of Al in the form of mean concentration vs. depth in B-type kinetic region were investigated by secondary ion mass spectroscopy (SIMS). Both the lattice (DB) and grain boundary (DGB) diffusion were determined.

PL

Dokonano przeglądu literaturowego elektrolitów stałych do konstrukcji średnio-temperaturowych stało-tlenkowych ogniw paliwowych. Tetragonalna polikrystaliczna cyrkonia stabilizowana itrem (YTZP) była przedmiotem badań. Wyniki eksperymentalne obejmowały badania strukturalne, mikrostrukturalne oraz właściwości elektryczne. Na powierzchni spieku 3YTZP nanoszono tlenek glinu, w celu określenia dyfuzji glinu. Próbki wygrzewano w zakresie temperatur 1523-1773 K. Profile dyfuzji określano, jako średnia koncentracja Al w funkcji głębokości w zakresie kinetycznym B-typu, stosując spektroskopię masową jonów wtórnych (SIMS). Wyznaczono współczynniki dyfuzji Al: w sieci (DB) oraz po granicach ziaren (DGB).

6

Effect Of The Gadolinium Oxide Addition On The Electrical Properties Of Tetragonal Zirconium Dioxide

Cyran J., Wyrwa J., Drożdż E., Dziubaniuk M., Rękas M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

993--998

EN

The aim of this work was examination of gadolinium-doped 3YSZ electrical and structural properties. Such materials may be used as electrolytes in intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFC). First step of the research was synthesis of 3YSZ with different contents of gadolinium (0.25; 0.5; 1.0 at %). Prepared materials were characterized by high porosity. No effect of gadolinium addition on grain size was observed. The experimentally determined values of grain interiors electrical conductivities for gadolinium doped samples are comparable to grain interior conductivities of gadolinium free tetragonal zirconia. On the other hand, a clear effect of gadolinium addition on electrical conductivity of grain boundaries was observed. It was found that 3YSZ containing 0.25 at. % Gd was the most promising from the investigated materials as a solid electrolyte for IT SOFC.

PL

Celem pracy było zbadanie strukturalnych i elektrycznych właściwości dwutlenku cyrkonu stabilizowanego 3% mol. tlenkiem itru (3YSZ) z dodatkiem gadolinu. Tego typu materiał może znaleźć zastosowanie jako elektrolit w średniotemperaturowych stało-tlenkowych ogniwach paliwowych (IT-SOFC). Pierwszym etapem badań była synteza 3YSZ z różną ilością wprowadzonego gadolinu (0.25; 0.5; 1.0 at %). Otrzymane materiały charakteryzowały się wysoką porowatością. Nie zaobserwowano wpływu dodatku gadolinu na wielkość ziaren. Wyznaczone eksperymentalnie wartości przewodnictwa objętości ziaren są porównywalne z wartością przewodnictwa objętości ziaren wykazywanego przez czysty 3YSZ (bez dodatku gadolinu). Z drugiej strony, zaobserwowano znaczny wpływ dodatku gadolinu na przewodnictwo po granicach ziaren. Stwierdzono również, że 3YSZ zawierający 0.25% at. gadolinu był najbardziej obiecującym z badanych materiałów pod kątem zastosowania jako elektrolit w IT – SOFC.

7

Domieszkowana tlenkiem glinu tetragonalna cyrkonia z przeznaczeniem na elektrolit stały do ogniw paliwowych typu SOFC

Obal K.

Logistyka

|

2013

|

nr 4

PL

Tlenki na bazie stabilizowanej cyrkonii należą do najbardziej rozpowszechnionych tworzyw ceramicznych, które wykorzystuje się między innymi do produkcji elektrolitów dla stałotlenkowych ogniw paliwowych SOFC. Wiąże się to z ich wysokim przewodnictwem jonowym, dobrą wytrzymałością mechaniczną oraz chemiczną odpornością. Zastosowanie ogniw SOFC z elektrolitem ZrO2 stabilizowanym 8% mol tlenkiem itru (YSZ) do celów komercyjnych ograniczone jest z powodu wysokiej temperatury pracy rzędu 9001000°C. Obecnie podejmuje się próby zastąpienia regularnej odmiany YSZ tetragonalną cyrkonią stabilizowaną 3% mol tlenkiem itru (3Y-TZP). Przesłanką zastosowania elektrolitu 3Y-TZP do ogniw jest wyższa wytrzymałość mechaniczna oraz niższa energia aktywacji przewodnictwa elektrycznego w porównaniu z materiałem YSZ w zakresie średnich temperatur, tj. poniżej 700°C.

EN

Oxygen conducting solid electrolytes based on zirconia play an important role in technologies such as solid oxide fuel cells (SOFC) electrolytes, oxygen electrochemical pumps and separators and oxygen sensors. Stabilized zirconia has been used almost exclusively as the electrolyte in SOFCs because the material possesses an adequate level of oxygen-ion conductivity and exhibits desirable stability in both oxidizing and reducing atmospheres. Among the various stabilized, the yttria-stabilized material is the most common. However, widespread commercial applications of SOFC with electrolyte based on yttria doped zirconia is limited due to high operating temperatures (700-1000oC). Consequently several approaches have been taken to reduce the operating temperature. The most important challenge is selection of the solid electrolyte exhibiting high ionic conductivity, good mechanical strength as well as high interfacial gas-solid reaction kinetics.

8

Cavitation wear of ceramics. Part 1, Mechanisms of cavitation wear of alumina and tetragonal zirconia sintered polycrystals

Pędzioch Z., Jasionowski R., Ziąbka M.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 4

288-292

EN

The usage of ceramic materials in applications endangered by intensive cavitation could limit erosion phenomena. In the presented work, cavitation erosion resistance of commonly used oxide phases (α-alumina, tetragonal zirconia) in structural application were investigated. Volumetric wear of both materials was compared to the wear rate of FeAl48 alloy. Both oxides were more resistant for cavitation than intermetallic phase. Observations by means of SEM technique showed that surface destructions run in a similar way for both investigated oxides. The degradation proceeded by removing of the whole grains from sintered body. However, in the alumina grains were removed from a wide area, opposite to the zirconia material, which was degraded in limited, ribbon-like areas. In this case destruction reached deeper than only the one grain into material.

PL

Użycie materiałów ceramicznych w zastosowaniach, w których materiał narażony jest na intensywną kawitację, może ograniczyć zużycie. W prezentowanej pracy zbadano odporność na zużycie kawitacyjne powszechnie stosowanych faz tlenkowych (α-tlenku glinu i tetragonalnego dwutlenku cyrkonu). Zużycie objętościowe obu materiałów porównano ze zużyciem stopu FeAl48. Oba tlenki były odporniejsze na zużycie niż faza międzymetaliczna. Stwierdzono, że dwutlenek cyrkonu jest odporniejszy na erozję kawitacyjną. Obserwacje SEM pokazały, że destrukcja powierzchni przebiega w obu tlenkach w podobny sposób. Zniszczenie polega na usuwaniu całych ziaren ze spieków. Jednakże, ziarna tlenku glinu usuwane są jako monoziarnowa warstwa na stosunkowo dużej powierzchni, a ziarna dwutlenku cyrkonu usuwane są z obszarów wzdłuż nieregularnych linii na głębokość conajmniej kilku ziaren.

9

Particulate Composites in the TZP-Carbide Systems

Haberko K., Pędzich Z.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

1999

|

Vol. 47, nr 4

379-395

EN

The paper presents the results of investigations on particulate ceramic composites with the tetragonal zirconia polycrystalline (TZP) matrix. The WC, CrxCy and TiC particles were used as additives. The possibility of a chemical reaction in these systems was taken into account. Stresses caused by coefficient of thermal expansion mismatch of composite constituents were estimated. Phase composition and microstructure of the composite constituents were estimated. Phase composition and microstructure of the composites were described. Mechanical properties of the composites were measured and compared.