Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Rapid sintering of TiB2 ceramics using Co as sintering aid under high pressure condition

Hu Meihua, Bi Ning, Liu Mingming, Gao Guangjin, Li Shangsheng, Su Taichao

Materials Science Poland

|

2020

|

Vol. 38, No. 3

502--507

EN

The improved TiB2 ceramics were obtained in sintering process at the pressure of 5.5 GPa and temperature of 1550 °C in presence of metallic Co powder. The effect of Co content (ranging from 0 wt.% to 10.0 wt.%) on the phase composition, density, microstructure, Vickers hardness and thermal conductivity of TiB2 ceramics was analyzed. A small amount of new phase Co2 B has been created in the reaction of TiB2 and Co. The relative density of sintered TiB2 ceramics reached 98.1 %. When the mass fraction of Co increased, the porosity increased, while the hardness first increased and then decreased. The maximal Vickers hardness values were equal to 33.3 GPa or 28.2 GPa when the used load was of 4.9 N or 9.8 N, respectively. The highest reached value of thermal conductivity was 88.9 W∙m-1∙K-1. The dense TiB2 ceramics with improved hardness and thermal conductivity were ascribed to the high pressure sintering method and Co sintering aid. High pressure sintering method provides a new way for the preparation of ceramics materials.

2

The tribological properties of sinteres steel-matrix composites

Sulima Iwona, Hyjek Paweł, Malczewski Piotr

Composites Theory and Practice

|

2019

|

R. 19, nr 1

7--13

EN

The tribological properties of composite materials reinforced with titanium diboride were investigated. Abrasion resistance tests were carried out at room temperature in a ball-on-disc system. Balls with a diameter of 3.14 mm were used as the counter-samples. The effect of the TiB2 content and counter-sample material (Al2O3, Si3N4, ZrO2, AISI52100 steel) on the coefficient of friction and wear rate of the sintered composites and 316L steel was determined. After the abrasion tests the sample surfaces were examined by scanning electron microscopy. The obtained results show that the tribological properties depend on the test conditions and content of the TiB2 reinforcing phase.

PL

W pracy przedstawiono właściwości tribologiczne materiałów kompozytowych wzmacnianych dwuborkiem tytanu. Badania odporności na zużycie przeprowadzono w temperaturze pokojowej w skojarzeniu kulka-tarcza. Jako przeciwpróbki użyto kulki o średnicy 3,14 mm. Określono wpływ ilości TiB2 i materiału przeciwpróbki (Al2O3, Si3N4, ZrO2, stal AISI52100) na współczynnik tarcia oraz zużycie spiekanych materiałów kompozytowych i stali 316L. Powierzchnie próbek po testach tribologicznych obserwowano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego. Uzyskane wyniki badań wykazały, że na właściwości tribologiczne wpływają warunki badań i ilość fazy wzmacnianej TiB2.

3

Influence of High Pressure-High Temperature Method on the Selected Mechanical Properties of Steel AISI 316L with 2% TiB2

Kurtyka P., Sulima I., Hyjek P., Jaworska L.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 4

1585--1592

EN

AISI 316L/TiB2/2p composites were manufactured by HP-HT using different pressures (5 and 7 GPa) and temperatures (900-1300°C), with constant reinforcing particle content 2 vol%. The mechanical properties of the composites were evaluated on the basis of hardness (HV0.3) and compression tests (20°C, 10-5 s-1). The results showed that the role of sintering pressure increased with increasing process temperature. At temperatures of 900°C and pressures of 5 and 7 GPa the difference in measured values of compressive strength was 1-2%, while at 1300°C they reached 20%. At constant pressure of 5 GPa, a change in hardness and compressive strength of 40% were obtained with a temperature change of 900 to 1300°C. Changes in mechanical properties in the composite occurred without substantial changes in density, microstructure, reinforcement phase distribution, and phase composition in the matrix.

4

Badania odporności na zużycie ścierne potencjalnych materiałów narzędziowych

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

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 2

109--112

PL

W artykule przedstawiono wyniki wysokotemperaturowych badań odporności na zużycie ścierne przeprowadzonych metodą ball-on-disc. Kompozyty o składzie 70% masowych TiN i 30% masowych TiB2 otrzymano metodą spiekania iskrą elektryczną SPS (spark plasma sintering). Proces spiekania nanoproszków prowadzono w temperaturze 2100 °C, a mikroproszków – w temperaturze 1600 °C. W obu przypadkach czas spiekania wynosił 5 min. Zmierzono wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne. Średni współczynnik tarcia w temperaturze 700 °C kompozytu TiN–TiB2 uzyskanego z nanoproszków wyniósł 0,52, a kompozytu wytworzonego z mikroproszków – 0,74. Badania składu fazowego powierzchni po testach tribologicznych potwierdziły występowanie w tych kompozytach nie tylko TiN i TiB2, lecz także faz hBN i TiO2.

EN

This paper presents results of the high temperature tribological research work using ball-on-disc method. The 70wt% TiN and 30%wt TiB2 composite samples were obtained by spark plasma sintering (SPS) method from nano- and micropowders. Sintering parameters were 2100 °C and 1600 °C respectively for nano- and micropowders, sintering duration was 5 minutes. Selected physical and mechanical properties were measured. Average friction coefficient values of the TiN/TiB2 composite material were 0.52 and 0.74 for the nanopowders and for the micropowders samples respectively. XRD surface phase tests performed after tribological tests revealed not only TiN and TiB2 content, but also hBN and TiO2 phases in samples obtained from both nano- and micropowders.

5

The effect of porosity on thermal properties of TiB2-based Cu cermets obtained by ball milling and containerless HIP

Litwa P., Perkowski K., Kobus I., Ziemnicka-Sylwester M., Czujko T., Varin R. A.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 3

109--114

EN

The effect of porosity on microstructure and thermal properties of titanium diboride (TiB2) based cermets with Cu binder was investigated. It has been demonstrated a good wettability of the TiB2–Cu interfaces which allows for heat flow through it easily but formed microporosity (25÷32 %) and related structural defects in the sintered cermets affects the thermal conductivity. The specific heat changes exponentially with temperature and amounts to 0.37 J∙g–1K–1 at 298 K for the TiB2–Cu (20 vol. %) cermet with the lowest porosity. The X-ray diffraction (XRD) analysis confirmed that TiB2–Cu is the stable system and there was no reaction between TiB2 and Cu. The dependence of microstructure and composition on thermal properties of sintered the TiB2–Cu cermet alloys was discussed.

PL

Porowatość ma zasadniczy wpływ na przewodnictwo cieplne spieków, powodując zwiększenie przewodności w zależności od porowatości otwartej oraz składu kompozytu. Pory mogą także pełnić rolę sorbentów gazów, przede wszystkim helu i trytu wydzielanych pod wpływem promieniowania w reakcji absorpcji neutronów w materiałach o dużym przekroju czynnym z fazą TiB2, B4C lub ZrB2, co może zminimalizować stopień pęcznienia i w efekcie ryzyko fragmentacji materiału absorbującego. Badanie kompozytów z dodatkiem miedzi umożliwia zwiększenie współczynnika przewodzenia ciepła, co wspomaga także transfer ciepła wytworzonego przez reakcje jądrowe w materiałach absorbujących do chłodziwa oraz zapewnia utrzymanie temperatury poniżej ich temperatury topnienia. Celem pracy było przede wszystkim określenie wpływu zmian porowatości na mikrostrukturę i właściwości cieplne spieków TiB2– Cu wytworzonych w procesie mielenia mechanicznego i zagęszczania proszków. W celu obniżenia temperatury konsolidacji proszku TiB2 wytworzono cermetale o zawartości Cu od 10÷30% obj. Ze względu na słabe właściwości zwilżające Cu (Θ = 140°) w celu intensyfikacji procesów transportu masy przeprowadzono prasowanie izostatyczne na gorąco pod wysokim ciśnieniem (200 MPa) po wstępnym zagęszczaniu proszków na zimno.

6

Influence of sintering temperature and CrB2 addition on properties of titanium diboride produced by spark plasma sintering

Sulima I., Jaworska J., Pałka P., Hyjek P., Kurtyka P.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 1

30--36

EN

The effect of a 5 vol.% chromium diboride addition on the microstructure and properties of sintered titanium diboride was investigated. The preliminary results of studies of TiB2-5CrB2 composites sintered by SPS were discussed. The density, Young's modulus and Vickers hardness of the obtained sinters were examined. Microstructural examinations were carried out by SEM. It was found that sintering TiB2 ceramics by SPS at temperatures of 2000 and 2200°C for 10 minutes is not sufficient. The results of testing the physical and mechanical properties of TiB2-5CrB2 composites have shown that the use of CrB2 may be a good way to obtain a composite material for high performance applications. The best properties were obtained by the composite materials sintered at 2200°C. The results will serve as a basis for further optimization of the SPS process for composite fabrication.

PL

W pracy zbadano wpływ dodatku dwuborku chromu w ilości 5% obj. na mikrostrukturę oraz właściwości spiekanego dwuborku tytanu. Praca przedstawia wstępne wyniki badań dotyczące spiekania kompozytów TiB2-5CrB2 metodą iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Dla porównania wytworzono ceramikę TiB2 bez stosowania dodatków do spiekania. Proces spiekania przeprowadzono w temperaturach 2000 oraz 2200°C w czasie 10 minut. Dla otrzymanych spieków przeprowadzono badania gęstości, modułu Younga oraz twardości metodą Vickersa. Przeprowadzono również obserwacje mikrostrukturalne, stosując skaningową mikroskopię elektronową (SEM). Stwierdzono, że spiekanie ceramiki TiB2 metodą SPS w temperturach 2000 oraz 2200°C w czasie 10 min jest niewystarczające. Wyniki badań właściwości fizycznych i mechanicznych kompozytów TiB2-5CrB2 wykazały, że zastosowanie CrB2 może być dobrą drogą do otrzymania materiału kompozytowego o wysokich właściwościach. Dla kompozytów TiB2-5CrB2 spiekanych w 2200°C uzyskano najlepsze właściwości. Otrzymane wyniki będą stanowić podstawę do optymalizacji warunków procesu SPS dla kompozytów TiB2-5CrB2.

7

Alumina-Ti(C,N) ceramics with TiB2 additives

Putyra P., Podsiadło M., Smuk B.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2011

|

Vol. 47, nr 1

27-32

EN

Purpose: The aim of the study presented in this article is to determine the effect of TiB2 addition on the selected properties of ceramic tool materials. The effect of titanium diboride additives on the density, porosity, Young’s modulus and Vickers hardness of Al2O3-Ti(C,N) matrix ceramics was determined. Design/methodology/approach: Al2O3-Ti(C,N) ceramics with TiB2 addition were sintered by SPS method. Materials for SPS sintering were pressed in graphite die with pressure of 35 MPa. The max. pressure was obtained after 10 minutes. Sinter process was operated in nitrogen atmosphere. Density, Vickers hardness and Young’s modulus was determined for these materials. The materials were also subjected to tribological analysis. The results were compared with the properties of Al2O3-Ti(C,N) matrix material. Findings: The use of SPS-method in the production of ceramic materials is possible reduce sintering temperature and sintering time. Depending on the TiB2 additives used, the relative density values of individual materials were in the range of 94.4% to 97.7%. Young’s modulus values for these materials were in the range of 392 GPa to 414 GPa, and Vickers hardness in the range of 1966 to 2225 HV1. The results of tribological analysis showed a friction coefficient value for the matrix material of 0.51. For the other materials, the friction coefficient values were in the range 0.31 to 0.49. Practical implications: Ceramic materials with the addition of titanium diboride may be used in cutting tools. Study of the composition and production technology of such tools allows for the minimisation of the use of liquid cooling lubricants in the machining process and the achievement of higher cutting speeds. Originality/value: Titanium diboride additives were added to the structure, resulting in a reduced coefficient of friction, which was measured at between 61% and 96% of the base material coefficient.

8

Self-spreading high-temperature synthesis of TiB2 powder

Shahbahrami B., Sarraf Maamoori R., Ehsani N.

Materials Science Poland

|

2007

|

Vol. 25, No. 3

719--731

EN

TiB2/Al2O3 powder composite was synthesized via simultaneous aluminum reduction of TiO2 and B2O3 according to self-spreading high temperature (SHS) reaction in an oxidizing atmosphere. Using controlled atmosphere and high temperature is not necessary in this method. Based on the Taguchi experimental technique, various experiments were carried out and some characteristic parameters were determined. Due to the formation of intermolecular phases between Al2O3 and CaO which are soluble in HCl, CaO powder was added to the starting materials to make pure TiB2. The most appropriate powder was obtained from the materials of stoichiometric composition, purified with an optimum amount of HCl. Characteristics of the produced samples were studied with X-ray diffraction, atomic absorption spectroscopy and particle size analysis.