Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Obróbka EDM ceramiki spiekanej metodą SPS

Nowakowski A., Krzywda T., Putyra P.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 3

240--243

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości fizycznych i mechanicznych ceramiki o osnowie z Al2O3, Si3N4 z dodatkami faz o dobrej przewodności elektrycznej oraz ceramiki o osnowie z TiB2. 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

Presented are the analysis of physical and mechanical properties of the Al2O3, SiC and Si3N4 matrix ceramics with additives of good electrical conductivity phases and TiB2 matrix ceramics. 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.

2

Kształtowanie siluminów z dodatkiem fazy węglikowej – analiza temperatury narzędzi podczas skrawania

Putyra P., Jaworska L., Dyzia M., Podsiadło M.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 2

128--132

PL

Określono trwałość narzędzi z PCD w procesie obróbki skrawaniem odlewanych materiałów kompozytowych z zawartością fazy ceramicznej. Próby skrawania przeprowadzono narzędziami z polikrystalicznego diamentu z wykorzystaniem centrum tokarsko-frezarskiego Mori Seiki NL2000SY. Sprawdzano charakter zużycia VBB zgodnie z normą PN-ISO 3685:1996. Ustalono wpływ parametrów skrawania (prędkości obrotowej, posuwu, głębokości skrawania) na temperaturę ostrzy z PCD. Przeanalizowano mechanizm kształtowania wióra w trakcie obróbki z różnymi parametrami skrawania. Badania zrealizowano z zastosowaniem kamery termowizyjnej FLIR A655 oraz szybkiej kamery Phantom MIRO M310.

EN

The stability of PCD inserts in the machining of cast composite materials containing 10 vol.% of ceramic phase is presented. Tests were carried out using a polycrystalline diamond cutting tool and the turning and milling center Mori Seiki NL2000SY. The VBB wear parameters of inserts according to the standard PN-ISO 3685:1996 were determinated. The influence of the cutting parameters (speed, feed rate, depth of the cut) on the temperature of PCD inserts was investigated. The analysis of chip formation mechanism during the processing at different cutting parameters was performed. The study was carried out using the FLIR A655 thermal camera and the high speed camera Phantom MIRO M310.

3

Badania odporności na zużycie ścierne segmentów metaliczno-diamentowych otrzymanych metodą SPS

Bączek E., Putyra P., Podsiadło M., Staniewicz-Brudnik B.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 8-9

793--795

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych materiałów narzędziowych w procesie szlifowania materiałów kamieniarskich. Otrzymane spieki metaliczno-diamentowe homogenizowano w Speed-Mixerze i spiekano metodą SPS (spark plasma sintering). Materiał osnowy stanowiły proszki: brąz cynowy Cu-Sn (NAM-40 80/20 z zawartością 20% mas. Sn) oraz proszek żelaza z dodatkiem 20% mas. brązu Cu-Sn. Otrzymane materiały poddano badaniom: gęstości pozornej metodą hydrostatyczną, twardości sposobem Rockwella z wykorzystaniem skali B oraz odporności na zużycie ścierne.

EN

This paper presents the tribological properties of the diamond-impregnated specimens in the grinding process of sandstone materials. Obtained metallic-diamond composites were homogenized in Speed Mixer and sintered by SPS (spark plasma sintering). The matrix was prepared from: Cu-Sn (NAM-40 80/20 containing 20% wt. Sn) and Fe-Cu-Sn powders. After consolidation the diamond-impregnated specimens were tested for density using the hydrostatic method, Rockwell’s hardness using B scale and for wear rate on abrasive sandstone using a testing rig specially designed to simulate the tool application conditions.

4

Microporous sialon material with low thermal conductivity

Wierzba W., Wojteczko K., Putyra P., Bućko M. M., Jaworska L., Pędzich Z.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 2

78--83

EN

The self-propagating high temperature synthesis, SHS, was used to prepare the sialon material starting from a mixture of Al, Si, Al2O3 and SiO2 powders. The synthesis conducted in gaseous nitrogen gave as a result the powders composed mainly of Si4Al4O4N4 and γ-AlON. These powders were consolidated by Spark Plasma Synthesis (SPS). As a result, the samples densified to a level of about 90% of theoretical density were obtained. SEM analysis revealed that samples microstructures contained a set of small pores in the range of single micrometers. The measurements of thermal conductivity with the LFA method proved that some of the samples had very small thermal conductivity which was combined with an absence of open porosity and a relatively high level of bending strength. Such a combination of properties is especially favorable for refractory applications because of very good chemical stability and wear resistance of sialons, which were reported in many papers.

PL

Metoda samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej (SHS) została wykorzystana do przygotowania materiału sialonowego z mieszaniny proszków metalicznych glinu (Al) i krzemu (Si) oraz korundu (α-Al2O3) i krzemionki (SiO2). Synteza przeprowadzona w atmosferze azotu zaowocowała wytworzeniem proszków składających się głównie z faz Si4Al4O4N4 i γ-AlON. Proszki te zostały spieczone z wykorzystaniem metody iskrowej (SPS). W rezultacie tego procesu otrzymano próbki o gęstości około 90% gęstości teoretycznej. Obserwacje wykonane za pomocą SEM ujawniły, że mikrostruktura tych próbek zawiera zbiór porów zamkniętych w zakresie pojedynczych mikrometrów, zawierających się w dość wąskim przedziale średnic. Pomiary przewodnictwa cieplnego za pomocą metody LFA udowodniły, że niektóre z otrzymanych materiałów mają bardzo niskie przewodnictwo cieplne, mikrostrukturę zawierającą praktycznie wyłącznie porowatość zamkniętą i relatywnie wysoką wytrzymałość mechaniczną. Taka kombinacja cech jest szczególnie korzystna dla wybranych zastosowań ogniotrwałych, ponieważ sialony, co wykazano w szeregu dotychczasowych prac, mają ponadto doskonałą odporność chemiczną i odporność na zużycie czynnikami mechanicznymi.

5

Zastosowanie urządzenia SPS w procesie spiekania reakcyjnego materiałów ceramicznych

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

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 4

294--297

PL

Omówiono metodę spiekania materiałów z wykorzystaniem nagrzewania iskrą elektryczną SPS i metodę spiekania reakcyjnego SPS na przykładzie ceramiki TaB2. Syntezę proszków tantalu i boru oraz proces spiekania przeprowadzono w ramach jednego etapu technologicznego. Zaprezentowano wyniki badań mikrostrukturalnych oraz pomiarów gęstości pozornej, modułu Younga i twardości Vickersa materiałów po reakcji syntezy i procesie spiekania.

EN

The Spark Plasma Sintering (SPS) method for densification of ceramic materials and the SPS reactive sintering process at the example of tantalum diboride (TaB2) ceramic was described. Synthesis of tantalum and boron mixture and follow sintering process were carried out in one production stage. The results of microstructural investigation, apparent density measurements, Young's modulus and Vickers hardness of the materials obtained by synthesis reaction and by sintering process are presented.

6

Nowe możliwości badawcze Centrum Badań Materiałów i Technologii Spiekania SINTERCER

Putyra P., Jaworska L., Klimczyk P., Cyboroń J., Cygan S., Skrabalak G.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

430--437

PL

Przedstawiono założenia realizowanego przez Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania międzynarodowego projektu pt.: „Rozwój centrum procesów spiekania i wymiana wiedzy dotyczącej metod spiekania specjalnych materiałów kompozytowych o osnowie ceramicznej w warunkach braku równowagi termodynamicznej” – REGPOT-CT-2013-316232-SINTERCER. Scharakteryzowano zakres prac obejmujących modernizację aparatury do spiekania wysokociśnieniowego materiałów supertwardych oraz przedstawiono cel i możliwości aparatury badawczej zakupionej w ramach projektu.

EN

Presented are the requirements for the international cooperation Project entitled: “Development of a SINTERing CEntRe and exchange of know-how on the methods of advanced ceramic composite materials sintering process under non-equilibrium conditions of, REGPOT-2012-2013-1 EU FP7 Research Potential” – REGPOT-CT-2013-316232-SINTERCER. The scope of modernization of equipment used for high-pressure sintering of super-hard materials is specified as well as the purpose and capacities of the research equipment procured under this project.

7

Cast Hybrid Composites Designated for Air Compressor Pistons

Dolata A. J., Dyzia M., Jaworska L., Putyra P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

705--708

EN

The main purpose of the investigations was to develop the phase composition of the composite assuming that the component selection criterion will be the formability of piston work surfaces during the machining. Wear resistance under the friction conditions was assumed as the additional parameter for the assessment of composite material. In the study were used AlSi7Mg/SiC+Cg and AlSi7Mg/SiC+GR hybrid composites prepared by the stir casting method.

8

The influence of non-conventional sintering methods on grain growth and properties of alumina sinters

Rozmus M., Putyra P., Figiel P.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

249--258

EN

The aim of this study was to obtain ceramic alumina materials by using the conventional free sintering process, 2.45 GHz microwave sintering and spark plasma sintering (SPS). Technical produced by Alcoa and ultra-pure alumina produced by Atlantic Equipment Engineers was used to obtain specimens. After sintering, the materials were subjected to studies of their physical and mechanical properties and carried out SEM observation using scanning electron microscope. The effect of temperature and time of sintering on the density, Young’s modulus and Vickers hardness of Al2O3 ceramics was determined. Mechanical and physical properties of the obtained materials were compared between the methods of sintering. On the basis of images from scanning electron microscope was performed quantitative analysis allows to determine the degree of grain growth of alumina after sintering. Our calculations were based on classic formulas of stereology for single-phase structure. The use of advanced sintering processes allowed to receive alumina ceramic materials with good mechanical and physical properties at the time of one minute for microwave sintering to ten minutes for spark plasma sintering. The non-conventional methods for sintering ceramics primarily comprises spark plasma sintering and microwave sintering. Microwave and SPS sintering methods did not prevent grains growth of Al2O3, and even resulted in their growth.

PL

Celem przeprowadzonych badań było otrzymanie spieków tlenku glinu przez zastosowanie konwencjonalnego spiekania swobodnego, mikrofalowego przy częstotliwości mikrofal 2,45 GHz oraz spiekania metodą SPS. Do otrzymywania spieków zastosowano techniczny proszek Al2O3 produkowany przez Alcoa oraz ultraczysty proszek produkowany przez Atlantic Equipment Engineers. Otrzymane spieki były przygotowywane do badań właściwości fizyko-mechanicznych oraz przeprowadzenia obserwacji mikrostrukturalnych przy zastosowaniu skaningowej mikroskopii elektronowej. Określono wpływ temperatury i czasu spiekania na gęstość, moduł Younga oraz twardość Vickersa ceramiki Al2O3. Właściwości fizyko-mechaniczne otrzymanych spieków zostały porównane pomiędzy zastosowanymi metodami spiekania. Na podstawie obserwacji SEM wykonano ilościowe analizy i obliczenia pozwalające na określenie stopnia rozrostu ziaren tlenku glinu po spiekaniu. Nasze obliczenia były oparte na klasycznych wzorach stereologicznych dla monofazowej struktury. Zastosowanie zaawansowanych procesów spiekania pozwoliło otrzymać spieki tlenku glinu o dobrych właściwościach fizyko-mechanicznych podczas jednej minuty spiekania mikrofalowego i dziesięciu minut dla spiekania SPS. Niekonwencjonalne metody spiekania obejmują głównie metodę SPS oraz metodę mikrofalową. Metody spiekania mikrofalowego oraz SPS nie zapobiegły rozrostowi ziaren Al2O3, a wręcz przeciwnie wpłynęły na ich rozrost.

9

Structure studies on the AK7-SiC composite after machining

Karolus M., Cyboroń J., Putyra P., Dyzia M., Ratuszek W.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

319--329

EN

The paper presents results of the structural studies on the composites of alumina matrix after machining processes. There were used two different methods: Electrical Discharge Machining (EDM) and Abrasive Water Jet (AWJ). The phase composition of the composite was carried out by X-ray diffraction (XRD). In order to investigate the heterogeneity of the material there were conducted additional measurements using the Grazing Incident X-ray Diffraction (GIXD) for angles of 1°, 3°, 5°, 9° and 12°. Residual stresses were determined based on the sin2ψ and grazing (g-sin2ψ) methods for the main components of the composite - alumina and silicon carbide. Analysis of the diffraction patterns performed for different X-ray penetration depths, showed that the tested material was inhomogeneous. Furthermore, depending on the treatment method (EDM or AWJ), the tested materials were shown the differences, both in the phase composition and the residual stresses values, as well.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań strukturalnych stopów z układu AK7-10% obj. SiC, po procesie obróbki ubytkowej z wykorzystaniem dwóch metod: elektroerozyjnej i wodnościernej. Badania składu fazowego oraz jego zmian przeprowadzono metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) w geometrii Bragga-Brentano. W celu zbadania niejednorodności materiału przeprowadzono dodatkowe pomiary w geometrii stałego kata padania (SKP – Grazing Incident X-ray Diffraction) dla kątów padania promieniowania rentgenowskiego: 1°, 3°, 5°, 9°, 12°. Przeprowadzono pomiary naprężeń własnych dla głównych składników stopów, tj. Al i SiC, które wyznaczono w oparciu o metodę g-sin2ψ. Analiza dyfraktogramów wykonanych przy różnych głębokościach wnikania promieniowania rentgenowskiego wykazała, iż badany materiał kompozytowy jest wielofazowy i niejednorodny. Ponadto, w zależności od zastosowanej metody obróbki badanych materiałów (EDM i obróbka wodnościerna), wystąpiły różnice, zarówno w składzie fazowym, jak i w wielkościach wyliczonych naprężeń własnych.

10

Metody kształtowania materiałów ceramicznych

Putyra P., Podsiadło M., Łaszkiewicz-Łukasik J., Krzywda T.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2

120--122

PL

Przedstawiono wyniki badania właściwości fizycznych i mechanicznych ceramiki o osnowie z Al2O3, SiC, Si3N4 z dodatkami faz o dobrej przewodności elektrycznej oraz ceramiki o osnowie z TiB2. Określono gęstość, moduł Younga, twardość HV1 oraz przewodność elektryczną poszczególnych materiałów. Ceramiczne materiały kompozytowe z fazami przewodzącymi zostały wytworzone z zastosowaniem urządzenia do spiekania metodą SPS (Spark Plasma Sintering). Materiały odznaczające się dobrą przewodnością elektryczną kształtowano za pomocą obróbki elektroerozyjnej (EDM – Electro Discharge Machining). Powierzchnie materiałów po cięciu elektroerozyjnym poddano analizie z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej.

EN

Presented in the paper are physical and mechanical properties of the Al2O3, SiC and Si3N4 matrix ceramics with good electrical conductivity phases added and of TiB2 matrix ceramics. Density, elastic modulus, hardness HV1 and electrical conductivity of each material were determined. Ceramic composite materials with conductive phases have been produced using SPS (Spark Plasma Sintering) method. Materials showing good electrical conductivity were shaped by means of EDM (Electro Discharge Machining) method. Material surfaces as left after EDM cutting were inspected by means of scanning electron microscopy.

11

Badania właściwości tribologicznych ceramiki borkowej w temperaturach do 800°C

Laszkiewicz-Łukasik J., Jaworska L., Putyra P., Cygan S., Cyboroń J.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

213--222

PL

Ceramic borides materials have a unique properties such as high hardness, Young Modulus, chemical and oxidation resistance and high melting point. Particularly diborides are characterized by stability, thanks to strong chemical bonds and relations about atomic radius between metal and boron. Tantalum diboride have also high density and melting point above 3000°C. This properties makes TaB2 potentially useful in application including defense and chemical industries, cutting tools, machine parts working at high temperatures. These applications requires to check selected properties of materials at high temperatures. This paper presents results of tribological research of tantalum diboride, using ball-on-disc method. The starting material is a sinter of TaB2 obtained by reactive sintering using SPS method. Sintering parameters were 2100°C and 30 minutes. Obtained material has an apparent density of 11.22 g/cm3, the Young's modulus of 500 GPa and Vickers hardness of 19.5 GPa. Friction coefficient and wear indicator were determined. The tests were carried out in the range from room temperature up to 800°C. Microscopic observations and Vickers hardness after tribological tests were carried out. Friction coefficient of tantalum diboride compact at temperatures ranging from room temperature to 600°C was in the range from 0.57–0.75. Temperature increase to a value of 800°C resulted in a significant decrease in the value of the tested coefficient to 0.16. Wear rate of tantalum diboride samples decreased gradually with temperature increase of tribological tests (from 284 through 260 to 173 mm3/N·m). However at a temperature of 600°C and 800°C there was a rapid decrease in the wear ratio to the value of 32 mm3/N·m and 52 mm3/N·m.

EN

Materiały ceramiczne o osnowie borków metali przejściowych charakteryzują się wysokim modułem Young’a i twardością, odpornością na działanie czynników chemicznych, odpornością na utlenianie, a także wysoką temperaturą topnienia. Szczególnie dwuborki metali grup IV, V i VI charakteryzują się trwałością ze względu na silne wiązania chemiczne. Dwuborek tantalu odznacza się dużą gęstością 12,65 g/cm3 oraz temperaturą topnienia powyżej 3000°C. Właściwości te determinują zastosowanie tego materiału w przemyśle zbrojeniowym, chemicznym oraz na narzędzia skrawające i części maszyn pracujące w wysokich temperaturach. Praca dotyczy badań właściwości tribologicznych dwuborku tantalu metodą ball-on-disc w temperaturach od pokojowej do 800°C. Materiał do badań stanowiły spieki dwuborku tantalu wytworzone metodą spiekania reakcyjnego SPS z mieszaniny proszków tantalu i boru. Procesy spiekania prowadzono w temperaturze 2100°C w czasie 30 minut. Otrzymane materiały charakteryzowały się gęstością 11,22 g/cm3, modułem Younga 500 GPa i twardością 19,5 GPa (HV1). Wyznaczono wartości współczynnika tarcia i wskaźnika zużycia w temperaturach pokojowej, 200°C, 400°C, 600°C, 800°C. Po przeprowadzonych testach tribologicznych powierzchnie próbek zostały poddane obserwacjom za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego oraz mikroanalizie rentgenowskiej EDS, a także pomiarom twardości. Współczynnik tarcia spieku dwuborku tantalu w temperaturach z zakresu od pokojowej do 600°C mieścił się w zakresie od 0,57 do 0,75. Podwyższenie temperatury do wartości 800°C spowodowało znaczący spadek badanego współczynnika do wartości 0,16. Ponadto stwierdzono obniżenie stopnia zużycia próbek dwuborku tantalu wraz ze wzrostem temperatury prób tribologicznych (od 284 przez 260, do 173 mm3/N·m). Zużycie tribologiczne próbek z dwuborku tantalu po próbach w temperaturze 600 i 800°C mieściło się w zakresie od 28,19 mm3/N·m do 52,20 mm3/N·m

12

Dobór składu fazowego kompozytu na bazie stopu AlSi pod kątem możliwości kształtowania powierzchni roboczych tłoków

Dyzia M., Dolata A. J., Putyra P., Jaworska L.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

519--523

PL

Od wielu lat kompozyty o osnowie stopów aluminium (AlMMC) są zaliczane do grupy nowoczesnych materiałów inżynierskich. Obecnie na skalę przemysłową są wytwarzane elementy pracujące w warunkach dużych obciążeń ciernych, na przykład tłoki kompozytowe, tarcze i bębny hamulcowe. Główne technologie wytwarzania materiałów kompozytowych bazują na wysokociśnieniowych metodach infiltracji porowatych preform ceramicznych ciekłym stopem aluminium. Nadal jednak głównym problemem ograniczającym szersze zastosowanie tych materiałów jest ich cena, a przede wszystkim koszt obróbki kształtującej gotowy wyrób. W artykule przedstawiono wyniki badań technologicznych dotyczących możliwości wykorzystania metody zawiesinowej do wytwarzania kompozytów o osnowie stopu AlSi zbrojonych cząstkami ceramicznymi (SiC i SiC + Cg) i kształtowania półfabrykatu tłoka w procesie odlewania kokilowego (rys. 1). Celem badań było opracowanie składu fazowego kompozytu przy założeniu, że głównym kryterium doboru komponentów będzie możliwość kształtowania powierzchni roboczych tłoka w procesach obróbki skrawaniem oraz ocena właściwości tribologicznych kompozytu. Trwałość ostrza narzędzi wykonanych z polikrystalicznego diamentu (PCD) określono, przyjmując czas pracy, po którym parametr starcia osiągnie wartość VB = 0,3 mm. Na podstawie obserwacji SEM powierzchni ostrza po współpracy z materiałami kompozytowymi zidentyfikowano charakter zużycia narzędzia. W przypadku współpracy ostrza PCD z kompozytem zbrojonym cząstkami SiC zużycie miało charakter wytarcia, natomiast w przypadku współpracy z kompozytem zbrojonym mieszaniną cząstek SiC + Cg na ostrzu tworzyły się narosty.

EN

The article presents the results of technological research on the possibilities of using the slurry method for producing alloy matrix composites reinforced with ceramic particles AlSi (SiC and SiC + Cg) and shaping the piston in the die casting process. The purpose of the proposed study was to develop a composite phase composition on the assumption that the main criterion for the selection of components will be able to shape the working surface of the piston in machining processes and to assess the tribological properties of the composite. Polycrystalline diamond (PCD) tool life was determined based on the time of operation after which clashes parameter reaches VB = 0.3 mm. On the basis of SEM observation of the surface of the blade when working with composite materials identified nature of tool wear. In the case of cooperation PCD composite reinforced with SiC particles consumption was of wipe, while in the case of composite reinforced cooperation with the mixture of particles of SiC + Cg on the blade formed growths. The testing system–on–disc confirmed the beneficial effects of reinforcement SiC particles on the stability coefficient of friction. In an attempt to abrasive wear was recorded for reduced wear of composite samples AlSi7Mg2Sr003/SiC as compared with a hybrid AlSi7Mg2Sr003/SiC + Cg.

13

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.

14

Synteza i spiekanie dwuborku tantalu metodą SPS

Laszkiewicz-Łukasik J., Putyra P., Jaworska L., Podsiadło M.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 4

440--445

PL

Materiały ceramiczne o osnowie borków, węglików i azotków metali przejściowych charakteryzują się silnymi wiązaniami kowalencyjnymi oraz wysoką temperaturą topnienia (powyżej 3000 °C). Ceramikę tę charakteryzuje stabilność właściwości fizyko-mechanicznych w szerokim zakresie temperatur, dlatego materiały te mogą znaleźć zastosowanie m.in. na odpowiedzialne komponenty ochrony termicznej, części maszyn pracujące w wysokich temperaturach oraz inne, od których wymagana jest także odporność na utlenianie. W artykule omówiono metodę spiekania reakcyjnego materiałów o osnowie dwuborku tantalu TaB2. Syntezę proszków tantalu i boru oraz proces spiekania przeprowadzono w jednym etapie technologicznym przy zastosowaniu metody SPS/FAST (ang. spark plasma sintering, field assisted sintering technology). Procesy spiekania przeprowadzono w temperaturze 2200 °C. Czas spiekania wynosił 5 min. Prędkość nagrzewania mieściła się w zakresie od 50 °C/min do 400 °C/min. Badania miały na celu określenie wpływu szybkości nagrzewania na mikrostrukturę i właściwości otrzymanych spieków. W pracy zaprezentowano wyniki analiz składu fazowego i mikrostruktury otrzymanych próbek, które przeprowadzono odpowiednio metodą dyfrakcyjną i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Dla pełnej charakterystyki materiałów wykonano również pomiary gęstości metodą hydrostatyczną, modułu Younga metodą ultradźwiękową oraz twardości metodą Vickersa.

EN

Ceramic materials composed of a matrix based on borides, carbides and nitrides of transition metals have strong covalent bonds and high melting points over 3000°C. These materials show stability of physical and mechanical properties over a wide temperature range, and therefore can be used as responsible components of thermal protections, machine parts working at high temperatures or other elements for applications which require a resistance to oxidation. This paper presents reactive sintering as a method of the obtaining tantalum diboride TaB2. The synthesis of tantalum and boron powders and the sintering process were carried out in a single technological stage using the SPS/FAST method (Spark Plasma Sintering, Field Assisted Sintering Technology). Sintering processes were carried out for 5 min at a temperature of 2200 °C. Heating rates ranged from 50 °C/min to 400 °C/min. The study aimed to determine the influence of heating rate on the microstructure and properties of the sintered materials. The results of X-ray phase composition and SEM analyses are presented. The density by hydrostatic method, Young's modulus by ultrasonic method, and hardness by Vickers’ indentation were also determined for a complete characterization of the materials.

15

Effects of nano-nickel and MgO addition to alumina based matrices on properties of the resultant composites

Golonka A., Moskała N., Putyra P., Pyda W.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 2

175--184

EN

Ni/Al2O3 composites were produced by using alumina nano- and micropowders, and 1.7 vol.% Ni nano-particles prepared by an oxalate method. Uniform mixtures of alumina and nano-nickel particles were consolidated by the SPS method for 7 min at 1400 °C in argon. Effects of second-phase nano-particles, MgO-dopant and particle size of alumina powder on the microstructure and, in turn on, the resultant density, hardness, fracture toughness and wear resistance of the composites were studied. XRD, SEM, EDS, image analysis, Vickers indenting and wear resistance testing were used to determine the microstructural and mechanical properties of the studied materials. The MgO-dopant controlled the microstructure of Al2O3 polycrystals limiting abnormal grain growth, but in case of the Ni/Al2O3 composites a pinning effect, coming from nickel nano-particles, was more pronounced in reducing alumina grain sizes than a solute drag mechanism incorporated by the MgO additive. The alumina matrix composite hardened with nickel nano-particles was produced which showed a hardness of 18.3 GPa and very high wear resistance, as a result of the Hall-Petch effect.

PL

Wytworzono kompozyty Ni/Al2O3, wykorzystując nano- i mikroproszki tlenku glinu oraz nanocząstki niklu w ilości 1.7% obj., które otrzymano metodą szczawianową. Jednorodne mieszaniny cząstek tlenku glinu nano-niklu konsolidowano metodą SPS przez 7 min w 1400 °C w argonie. Zbadano wpływ nanocząstek drugiej fazy, dodatku MgO i rozmiaru wyjściowego cząstek tlenku glinu na mikrostrukturę kompozytów i, jako skutek, na ich gęstość, twardość, odporność na pękanie i odporność na ścieranie. Wykorzystano metody XRD, SEM, EDS, analizę obrazu, metodę Vickersa i badania odporności na ścieranie, aby scharakteryzować mikrostrukturę i właściwości mechaniczne badanych materiałów. Dodatek MgO kontrolował mikrostrukturę polikryształów Al2O3, ograniczając nieciągły rozrost ziaren tlenku glinu, ale w przypadku kompozytów okazał sie mniej skuteczny niż dodatek nanocząstek niklu, które działały poprzez mechanizm kotwiczenia granic. Wytworzono kompozyt z osnową tlenku glinu utwardzony nanocząstkami niklu o twardości 18.3 GPa i bardzo dobrej odporności na ścieranie, jako wynik działania efektu Hall-Petcha.

16

Nowy bazaltowy Sulików : jak inwestować w poprawę produktywności kruszyw?

Stefanicka M., Putyra P.

Surowce i Maszyny Budowlane

|

2013

|

nr 3

28-33

PL

Kaizen, wewnętrzny benchmarking, program poprawy produkcyjności – m.in. takie metody zarządzania zostały wdrożone w Kopalni Bazaltu Sulików. Nowy zakład powstał z myślą o stworzeniu zintegrowanego, wielowariantowego i elastycznego systemu produkcyjnego, sprawnie reagującego na potrzeby rynku. Rok 2007 to początek „nowej ery” Sulikowa. Nazwa przedsiębiorstwa jako podmiotu rejestrowego nie uległa zmianie, ale od tego momentu RADAN BAZALT Sp. z o. o. Kopalnia Bazaltu Sulików została zarządzana zgodnie ze standardami holdingu Lafarge. Rozpoczął się proces inwestowania i przebudowy kopalni w oparciu o programy poprawy produktywności. Artykuł opisuje przebudowę kopalni.

17

Nowe inwestycje w Kopalni Bazaltu Sulików

Stefanicka M., Putyra P.

Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2013

|

Vol. 136, nr 43

213--222

PL

Na przykładzie działań inwestycyjnych prowadzonych w Kopalni Bazaltu Sulików w latach 2008–2012 zaprezentowano innowacyjne metody zarządzania oparte na wdrażaniu programów poprawy produktywności. Przedstawiono jak powstawał nowy zakład z kolejnymi obiektami przeróbczymi, zintegrowanym, wielowariantowym, elastycznym system produkcyjnym, odpowiednio reagującym na potrzeby rynku.

EN

The article uses example of investment tasks in Sulików Basalt Quarry carried on in period 2008–2012 to present innovative management methods based on productivity improvement for business units in aggregates production branch. So called “new” Sulików has been presented showing construction of new facilities for processing plants in order to create integrated, multi-optional and flexible aggregates production system, swiftly reacting for market demand changes.

18

Sintering of diamond composites with SHS-prepared bonding phases

Putyra P., Jaworska L., Stobierski L., Morgiel J, Bućko M., Rozmus M., Wyżga P.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2013

|

Vol. 61, nr 2

268--273

EN

Purpose: The aim of this study was to investigate materials with reduced cobalt content as well as diamond compacts with non-cobalt bounding phase. Design/methodology/approach: Phases Ti3SiC2 and Cr3AlC obtained using the self-propagating High-Temperature Synthesis (SHS) technique were used as a PCD (polycrystalline diamond) bonding phases. Diamond composites with 10-20 mass% of SHS bonding phase were prepared by using a Bridgmann-type High Pressure - High Temperature (HP-HT) apparatus. Sintering of the composites were carried out at 1950±50°C and 8±0.2 GPa. Phase compositions of MAX powders and compacts were tested using X-ray diffraction. Microstructure investigations were performed using scanning (JEOL) and transmission (Tecnai FEG 200kV) microscopes and high spation resolution EDS mapping. Findings: During the sintering processes, bonding phase decomposition processes occur in the material. Mainly carbides and silicides are formed. Diamond phase materials are characterized by multi-phase composition. Research limitations/implications: Future research in the field of reduced cobalt content composites and cobalt replaced by bonding phase with Cr2AlC should focus on reduction of the graphite which affects on lower composite hardness. Such materials require an improvement in stress deposition. Originality/value: Due to the low thermal stability of the cobalt as a bonding phase in PCD there is a need to reduce its volume in the composite. Application of the newest non-cobalt bonding phases (Ti3SiC2 and Cr3AlC) obtained by SHS sythesis.

19

Ceramiczne materiały narzędziowe o osnowie Al2O3 i Si3N4 kształtowane metodą elektroerozyjną

Putyra P, Ziółek J, Laszkiewicz-Łukasik J, Krzywda T, Zachorowski J

Mechanik

|

2012

|

R. 85, nr 8-9CD (SOS)

47--54

20

Ceramika narzędziowa z dodatkami stałych substancji smarujących

Putyra P.

Mechanik

|

2011

|

R. 84, nr 4

318-320

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych oraz tribologicznych ceramiki o osnowie Al2O3-Ti(C,N) z dodatkami mającymi obniżyć współczynnik tarcia. Najniższą wartość współczynnika tarcia zanotowano dla materiału po spiekaniu SPS z dodatkiem WS2.

EN

Presented are the results of mechanical and tribological tests performed on ceramic material consisting of the AI203-Ti(C,N) matrix with friction reducing additives. The minimum coefficient of friction has been noted with the SPS material sintered with addition of WS2.