Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modyfikowane materiały WC-Co wytwarzane metodą Spark Plasma Sintering

Laszkiewicz-Łukasik Jolanta, Reszka Grzegorz, Klimczyk Piotr, Putyra Piotr, Wyżga Piotr, Figiel Paweł, Kalinka Andrzej, Jaworska Lucyna

Materiały Ceramiczne

|

2020

|

T. 72, nr 2

77--90

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań ceramicznych materiałów o osnowie węglika wolframu, wytwarzanych metodą spiekania prądem impulsowym – Spark Plasma Sintering. Przedmiotem badań była ceramika o osnowie WC-Co przeznaczona na narzędzia skrawające lub matryce. Celem badań było opracowanie składów materiałów oraz zastosowanie metody SPS w małoseryjnym procesie produkcyjnym elementów maszyn. Badano właściwości spieków otrzymywanych zarówno z komercyjnych mieszanek WC-Co, jak również z nowoopracowanych mieszanek kompozytowych na bazie komercyjnych, modyfikowanych dodatkami faz metalicznych (stop kowar Fe/Ni/Co, Co), ceramicznych (wiskery SiC, włókna Al2O3, TiB2, B4C, Ti3SiC2), supertwardych (cBN) i grafenu. Dla każdego materiału zoptymalizowano parametry spiekania pozwalające na otrzymanie wymaganych właściwości fizycznych i mechanicznych (w tym gęstości pozornej, modułu Younga, twardości, odporności na pękanie i odporności na zużycie ścierne). Najlepszymi właściwościami odznaczał się materiał węglikowy G35N z dodatkiem 4% mas. włókien Al2O3. Taki dodatek włókien Al2O3 spowodował zwiększenie twardości węglika G35N z 1190 HV30 do 1510 HV30 przy zachowaniu jego odporności na pękanie na poziomie 16-17 MPa•m1/2. Natomiast zastosowanie fazy metalicznej Fe-Ni-Co jako modyfikatora węglika H10 spowodowało zwiększenie odporności na pękanie KIC z 9,7 MPa•m1/2 do 16,4 MPa•m1/2.

EN

The paper presents the results of research on ceramic materials with a tungsten carbide matrix produced by the method of sintering with pulse current – Spark Plasma Sintering. The subject of the research was ceramics with a WC matrix designed for cutting tools or dies. The aim of the research was to develop material compositions and to use SPS method in the production process of a small batch of machine parts. The properties of the sinters obtained from commercial WC-Co and from newly-designed composite materials based on commercial mixtures modified with the addition of metallic (Fe/Ni/Co, Co), ceramic (SiC whiskers, Al2O3 fibres, TiB2, B4C, Ti3SiC2), and super-hard (cBN) phases, and graphene were investigated. For each material, the sintering parameters were optimized to obtain the required physical and mechanical properties (including apparent density, Young’s modulus, hardness, fracture toughness and abrasion resistance). The best properties were obtained for the G35N carbide material with the addition of Al2O3 fibres (4 wt%). Such an addition of Al2O3 fibres increased the hardness of G35N carbide from 1190 HV30 to 1510 HV30 while maintaining its fracture toughness at 16-17 MPa•m1/2. In the case of H10 carbide material, the use of the metallic phase Fe-Ni-Co as a modifier resulted in the increase in fracture toughness KIC from 9.7 MPa•m1/2 to 16.4 MPa•m1/2.

2

Spark Plasma Sintering/Field Assisted Sintering Technique as a Universal Method for the Synthesis, Densification and Bonding Processes for Metal, Ceramic and Composite Materials

Laszkiewicz-Łukasik Jolanta, Putyra Piotr, Klimczyk Piotr, Podsiadło Marcin, Bednarczyk Kinga

Journal of Applied Materials Engineering

|

2020

|

Vol. 60, iss. 2-3

53--69

EN

This paper presents the technology of powder sintering by the spark plasma sintering method, also known as the field assisted sintering technique. The mechanisms, compared to other sintering techniques, advantages of this system, applied modifications and the history of the development of this technique are presented. Spark Plasma Sintering (SPS) uses uniaxial pressing and pulses of electric current. The direct flow of current through the sintered material allows high heating rates to be reached. This has a positive effect on material compaction and prevents the grain growth of sintered compact. The SPS mechanism is based on high-energy spark discharges. A low-voltage current pulse increases the kinetics of diffusion processes. The SPS temperature is up to 500 ◦C lower than the sintering temperature using conventional methods. The phenomena that occur during sintering with the Field Assisted Sintering Technology (FAST)/SPS method give great results for consolidating all types of materials, including those which are nonconductive. This method is used, among others, in relation to metals, alloys and ceramics, including advanced and ultra-high-temperature ceramics. Due to the good results and universality of this method, in recent years it has been developed and often used in research institutions, but also in industry.

3

Machining of Aluminums Alloys with the Addition of Reinforced Carbide Phase

Putyra Piotr, Podsiadło Marcin, Jaworska Lucyna, Laszkiewicz-Łukasik Jolanta, Dyzia Maciej, Czechowski Kazimierz, Krzywda Tadeusz

Journal of Applied Materials Engineering

|

2020

|

Vol. 60, iss. 1

12--22

EN

This paper presents the results of the processes of treating aluminum matrix casting materials with the addition of a ceramic phase. The matrix of the composite material was an Al-Si7 casting alloy with addition of 2 mass% Mg. The volume fraction of the reinforcing phase in the form of silicon carbide ranged from 5 to 15 vol.%. Preliminary machining tests were carried out at the Mori Seiki NL2000SY turning and milling center. The cutting properties were evaluated during longitudinal turning. Cutting tests were carried out using tools made of polycrystalline diamond, regular boron nitride, and cemented carbides. The nature of VBB wear was checked in accordance with PN-ISO 3685:1996. The influence of machining parameters (cutting speed, feed, cutting depth) on the value of cutting tools temperature was determined. An analysis of the chip shaping mechanism during machining was performed at various cutting parameters. The tests were carried out using the FLIR A655 thermal imaging camera and the fast Phantom MIRO M310 fast camera. Cast composite materials were also subjected to the processes of waterjet cutting, EDM cutting, and EDM drilling (EDM electro discharge machining).

4

Materiały ceramiczne, metaliczne i kompozytowe spiekane metodą SPS

Putyra Piotr, Jaworska Lucyna, Podsiadło Marcin, Laszkiewicz-Łukasik Jolanta

Obróbka Plastyczna Metali

|

2019

|

T. 30, nr 2

145--164

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości fizycznych i mechanicznych materiałów ceramicznych, metalicznych i kompozytowych wytwarzanych metodą SPS. Materiały wytwarzane tą metodą znalazły zastosowanie między innymi jako narzędzia skrawające oraz elementy zawierające ziarna diamentu do szlifowania i wygładzania. Zaprezentowano krzywe spiekania materiałów o osnowie Al2O3 wytwarzanych metodą SPS. Określono wpływ nagrzewania prądem impulsowym na czas trwania procesu spiekania materiałów tlenkowych i kompozytowych o osnowie Ab03 w porównaniu do spiekania swobodnego i mikrofalowego. Przedstawiono krzywe spiekania oraz wybrane właściwości materiałów o osnowie Al2O3 z dodatkiem stałych faz smarujących (WS2) oraz z dodatkiem dwuborku tytanu. W przypadku zastosowania spiekania SPS możliwe jest otrzymywanie materiałów przy niższych parametrach (temperatura i czas wygrzewania) odznaczających się dobrymi właściwościami fizycznymi i mechanicznymi. Wprowadzenie faz WS2 oraz TiB2 do osnowy materiałów kompozytowych AbOrTi(C,N) umożliwiło znaczące obniżenie współczynnika tarcia. W pracy przed stawiono również właściwości materiałów o osnowie azotku krzemu. Materiały o osnowie Si3N4 z dodatkiem faz o dobrej przewodności elektrycznej (np. TiN, TiB 2) spiekane metodą SPS odznaczały się wysoką twardością, modułem Younga oraz niską opornością elektryczną. Poprawa przewodności elektrycznej tworzyw ceramicznych o osnowie Si,N4 umożliwiła zastosowanie obróbki elektroerozyjnej do formowania gotowych wyrobów. Zaprezentowano materiały ceramiczne (TaB2) wytwarzane w wyniku reakcji syntezy tantalu i boru podczas nagrzewania. Porównano właściwości fizyczne i wytrzymałościowe materiałów borkowych wytwarzanych metodą spiekania reakcyjnego SPS oraz materiałów barkowych spiekanych z komercyjnych proszków TaB2. Przedstawiono także właściwości materiałów supertwardych o osnowie metalicznej konsolidowanych przy zastosowaniu techniki spiekania reakcyjnego FAST/SPS. Egzotermiczna reakcja syntezy proszków w trakcie procesu spiekania SPS umożliwia zwiększenie kinetyki nagrzewania i konsolidacji kompozytowych materiałów z dodatkiem proszków diamentowych w zakresie niższych temperatur bez grafityzacji fazy supertwardej.

EN

The paper presents the results of physical and mechanical properties of ceramic, metallic and composite materials obtained using the SPS method. Materials sintered by this method have been used, among others, as cutting tools and grinding and polishing elements containing diamond grains. The sintering curves of Al203 matrix materials produced by SPS are presented. The influence of pulse current heating on the duration of the sintering process of oxide and composite materials with the Al203 matrix was determined. The properties of SPS sintering materials were compared with the properties of materials after conventional and microwave sintering processes. The sintering curves and selected properties of Al203 based materials with the addition of solid lubricating phases (WS2) and the addition of titanium diboride are presented. In the case of using SPS sintering it is possible to obtain materials characterized by high physical and mechanical properties at lower parameters (temperature and duration).The additive ofWS2 and TiB2 phases to the matrix of AI203-Ti(C,N) composite materials made it possible to significantly reduce the friction coefficient. The paper also presents the properties of materials based on silicon nitride sintered by SPS method. Si.ifV1 based materials with the addition of phases with good electrical conductivity (eg TiN, TiB2) sintered with SPS method were characterized by high hardness, Young's modulus and low electrical resistance. The improvement of electrical conductivity of Si3N4 ceramic materials enabled the use of electro discharge machining process to form finished products. The ceramic materials (TaB2) produced as a result of the synthesis reaction of tantalum and boron during heating were presented. The physical and mechanical properties of boride materials produced by the reaction sintering SPS and boride materials sintered of commercial TaB2 powders were compared. It also presents the properties of super-hard materials with a metallic matrix consolidated using the FAST/SPS reaction sintering technique. The exothermic reaction of powder synthesis during the SPS sintering process allows to increase the kinetics of heating and consolidation of composite materials with the addition of diamond powders in the range of lower temperatures without graphitization of the super-hard phase.

5

Obróbka elektroerozyjna kompozytów na osnowie z azotku krzemu i węglika krzemu

Nowakowski Andrzej, Putyra Piotr, Krzywda Tadeusz

Mechanik

|

2019

|

R. 92, nr 2

115--118

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości fizycznych i mechanicznych ceramiki na osnowie z Si3N4 oraz SiC z dodatkami faz węglikowych, azotkowych i borkowych o dobrej przewodności elektrycznej. Określono gęstość, moduł Younga, twardość HV1 oraz przewodność elektryczną poszczególnych materiałów. Ceramiczne materiały kompozytowe z udziałem faz przewodzących zostały wytworzone z zastosowaniem urządzenia do spiekania metodą SPS (spark plasma sintering). Materiały odznaczające się dobrą przewodnością elektryczną kształtowano w procesie obróbki elektroerozyjnej EDM (electro discharge machining).

EN

The paper presents the results of physical and mechanical properties of the and Si3N4 and SiC matrix ceramics with additives of good electrical conductivity carbides, nitrides and borides phases. The density, Young’s modulus, hardness HV1 and electrical conductivity of each material were investigated. Ceramic composite materials with the participation of the conductive phases have been produced using SPS (spark plasma sintering) method. Materials characterized by good electrical conductivity were shaped using EDM (electro discharge machining) method.