Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Gęstość i moduł Younga kompozytów otrzymanych metodą odlewania z mas lejnych

Gizowska M., Szafran M., Wasilewski Ł., Konopka K.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 4

390-395

PL

Zapotrzebowanie na tworzywa ceramiczne znacznie wzrosło w ciągu ostatnich lat ze względu na niepowtarzalne właściwości ceramiki, niemożliwe do osiągnięcia przy zastosowaniu innych materiałów. Do korzystnych właściwości ceramiki można zaliczyć dużą twardość, sztywność, odporność na ścieranie oraz niską gęstość. Jednak kruchość tych materiałów ogranicza obszar ich zastosowania. W celu wyeliminowania tej wady można wprowadzać do fazy ceramicznej plastyczną fazę metaliczną. W artykule przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem kompozytów o osnowie z tlenku glinu z rozproszonymi cząstkami niklu metodą odlewania z mas lejnych w porowatych formach gipsowych. Masy lejne otrzymywano, stosując tlenek glinu (proszek [alfa]-Al2O3, Almatis A16SG; o średniej wielkości ziarna 0,4 žm i gęstości 3,926 g/cm3) oraz proszek metalicznego niklu (Aldrich; o średniej wielkości ziarna 2,13 žm i gęstości 8,9 g/cm3). Wartość pH mas lejnych dobierano tak, aby ładunki podwójnej warstwy elektrycznej poszczególnych proszków były różne, co prowadzi do elektrostatycznego przyciągania cząstek ceramicznych i metalu (tzw. efekt heteroflokulacji). Dzięki temu zjawisku kompozyt charakteryzuje się równomierną dystrybucją cząstek metalu w osnowie ceramicznej. Podstawowym warunkiem koniecznym do otrzymania dobrej jakości materiału ceramicznego jest jego dobre zagęszczenie przed procesem spiekania. Wstępnie zagęszczony proszek, czy mieszanina proszków, po procesie formowania ulega konsolidacji podczas spiekania. Badano wpływ stopnia deaglomeracji zawiesin oraz warunków spiekania na zagęszczenie i wybrane właściwości kompozytów Al2O3-Ni - moduł Younga. Z obserwacji mikrostruktury przekrojów spieczonych kształtek kompozytowych wynika, że pomimo zastosowania ultradźwięków proszek niklu nie zawsze ulega całkowitej deaglomeracji. W osnowie ceramicznej widoczne są wówczas nieliczne duże cząstki niklu powstałe w wyniku stopienia ziaren niklu w aglomeracie podczas procesu spiekania.

EN

In the article preliminary results concerning fabrication technology and properties of Al2O3-Ni composite obtained by slip casting method are presented. Beside the mixture of ceramic ([alpha]-Al2O3 powder of average particle diameter 0.4 žm and density of 3.926 g/cm3) and metallic m and density of 8.9?(nickel powder of average particle diameter 2.13 g/cm3) powders slurry included binder (poly(vinyl alcohol) introduced into slurry as water-based solution), solvent (distilled water; liquid medium within particles were dispersed) and a composition of deflocculants (citric acid and diammonium citrate). The pH value of slurry was controlled so that double layer of ceramic and metallic powders were of different charge and heteroflocculation takes place (there is an electrostatic attraction of particles of different charge). This effect can guarantee homogeneous distribution in Al2O3-Ni composites obtained via slip casting method. Good powder consolidation is crucial in ceramic and ceramic matrix composites fabrication rout. Preliminarily consolidated powder or powder mixture is subsequently consolidated in sintering process. Influence of deagglomeration of slurry and sintering procedure on powder consolidation and Young modulus was investigated. Subjecting slurries based on alumina and nickel powder mixture to ultrasound deagglomeration process contributed to higher green density and reduced linear sintering shrinkage, whereas it didn't destroy nickel agglomerates. Observations carried out by means of scanning electron microscope proved that composite show closed porosity. Large pores are placed by nickel agglomerates (melt during sintering process).Young modulus parameter was measured for Al2O3-Ni composite (that exhibited the highest density) and Al2O3 material (fabricated in the same conditions) which are as follows: 370 GPa for composite and 390 GPa for ceramic material. Materials show minor difference in Young modulus parameter value.

2

Kompozyty ceramika-metal otrzymywane z wykorzystaniem ceramicznych mas lejnych

Gizowska M., Szafran M., Bobryk E., Wasilewski Ł., Konopka K.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 1

53-58

PL

Przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem kompozytów ceramika-metal metodą odlewania mas lejnych na bazie proszków metalicznego i ceramicznego w formach gipsowych. Otrzymano kompozyty o osnowie z tlenku glinu z dwoma rodzajami fazy rozproszonej: z proszkiem żelaza oraz proszkiem niklu, dodawane w ilości 3% obj. w stosunku do fazy stałej. W roli rozpuszczalnika stosowano wodę destylowaną. W skład masy wchodziła także kompozycja upłynniaczy, nadająca masie lejnej odpowiednie właściwości reologiczne, związki powierzchniowo czynne oraz spoiwo. Środowisko masy lejnej i zjawiska zachodzące w obszarze podwójnej warstwy elektrycznej otaczające cząstki wpływają na mikrostrukturę kompozytów. Stosując proszek żelaza, można otrzymać kompozyty z gradientem stężenia cząstek żelaza poprzez dobór warunków (stężenie fazy stałej w masie lejnej, sił powodujących ruch cząstek żelaza). W przypadku proszku niklu w stosowanym środowisku występuje efekt heteroflokulacji (związany z przyciąganiem elektrostatycznym cząstek Al2O3 i Ni o przeciwnym wypadkowym ładunku warstwy podwójnej), sprzyjający równomiernej dystrybucji cząstek metalu w objętości próbki.

EN

In the study the results of researches considering the use of slip casting method in fabrication ceramic-metallic composites are presented. Slurry consisted of ceramic ([alpha]-Al2O3) and metallic powder suspended in water with addition of a liquidizers' composition (citric acid and diammonium citrate), surface-active agents and binders. Nickel (of average particle diameter 2.13 žm and density of 8.9 g/cm3) and iron (of average particle diameter 4 žm and density of 7.81 g/cm3) powders were used as a metallic phase. Both were added in amount of 3% by volume (in reference with total solid state amount). In the proposed environment (e.i. water as liquid medium, deflocculants) it is possible to control the distribution of iron particles in alumina matrix by means of solid state content in slurry, the forces causing the metal particles movement etc. Ceramic-metallic composites Al2O3-Fe with graded concentration of Fe particles were obtained by gravity sedimentation of heavier iron particles and by additional forcing the movement of iron particles in magnetic field. In the latter case higher concentration of solid state in the slurry could be used. The double layer surrounding the suspended iron and alumina particles has in both cases positive charge and there is so electrostatic attraction between them. The gradient of metallic particles concentration can be obtained when distance between the suspended particles in the slurry is bigger then the average metal particle diameter. Nickel particles in water show very low pH value of isoelectric point and in the produced slurry heterofloculation was observed. This effect can guarantee homogeneous distribution in Al2O3-Ni composites obtained via slip casting method.

3

Absorpcja energii przez kompozyt ceramika-polimer wywołana pracą pod obciążeniem ściskającym

Wasilewski Ł., Konopka K., Boczkowska A., Babski K., Szafran M.

Kompozyty

|

2007

|

R. 7, nr 4

190-194

PL

Analizowano kompozyty ceramika-polimer uzyskane metodą infiltracji porowatego tworzywa ceramicznego. Kompozyty poddano trzykrotnej próbie ściskania. Zastosowano dwie różne szybkości ściskania. Obserwacje makro- i mikroskopowe kompozytów przed próbami ściskania wykazały, że elastomer jest równomiernie rozłożony w ceramicznym tworzywie porowatym, tworząc układ dwóch wzajemnie przenikających się faz. Uzyskano mikrostrukturę z perkolacją fazy polimerowej w osnowie ceramicznej. Obserwacjom poddano również próbki po próbach ściskania. Badania z wykorzystaniem skaningowego mikroskopu elektronowego ujawniły obszary pokruszonej ceramiki na tle elastomeru, który nadal tworzył ciągłą fazę. W szczególności analizowano energię zaabsorbowaną przez kompozyty oraz ich mikrostrukturę. Wyniki badań wskazują, że badane kompozyty charakteryzują się zdolnością do wielokrotnie większej absorpcji energii w próbach ściskania niż ceramika i elastomer. Pozwala to na stosowanie kompozytów ceramika-elastomer jako "szok absorbery".

EN

In the present paper the ceramic-elastomer composites obtained via infiltration of porous SiO2 ceramics by urea--urethane elastomer were studied. Such composites have potential for being new class of construction and functional materials. As a result of process of infiltration microstructure with percolation of ceramic and polymeric phase is obtained. Due to joining ceramic with elastomer the composites with increased toughness are achieved. Such composites are distinguish by the high compression strength and high value of absorption energy and ability to achieve large deformation. These abilities of composites give them possibility to work as a shock absorber. Due to the presence of the elastomer the composites do not undergo sudden failure and the composites are able to work under third cycle of compression loading, however, the value of absorption energy is lower and the ?-? cure is similar as for elastomer. For higher value of deformation speed the higher value of energy absorption was noticed.

4

Charakterystyka kompozytu Si02 z elastomerem przeznaczonych do pracy pod obciążeniem ściskającym

Konopka K., Boczkowska A., Wasilewski Ł., Szafran M.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 1

23-26

PL

Przedmiotem badania są opracowane przez autorów kompozyty cera-mika-polimer uzyskane metodą infiltracji porowatego tworzywa ceramicznego elastomerem. Wprowadzenie elastomeru do kruchej ceramicznej osnowy pozwala stosować tak powstały kompozyt jako tzw. "szok absorber" do tłumienia i wygaszania energii uderzeń. Artykuł przedstawia analizę możliwości pracy kompozytów cera-mika-elastomer pod działaniem wielokrotnych obciążeń ściskających. Przeprowadzono opis makroskopowych i mikroskopowych efektów działania obciążenia ściskającego na materiał wraz z rejestracją zmiany naprężenia w funkcji obciążenia w próbach wielokrotnego ściskania. Próby ściskania oraz obserwację makroskopowe i mikroskopowe wskazują że kompozyty ceramika-elastomer przenoszą obciążenia ściskające zachowując spójność pozwalającą na ich dalszą pracę. Potwierdzają to kolejne próby ściskania, w trakcie których materiał przenosił naprężenia, chociaż o znacznie niższych wartościach niż przy pierwszym ściskaniu.

EN

Ceramic-polymer composites have been obtained via infiltration of porous Si02 by elastomer. Such composites have potential for being new class of construction and functional materials especially, as shock absorbing material. In paper the analysis of composites behave in cycling loading is presented. The results show that composites exhibit a high compression strength together with ability to sustain large deformations. After compression tests samples are not destroyed however, the cracks are visible. The presence of elastomeric phase prevents the composite from rapid failure.