Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Spiekanie ceramiki azotkowej metodą SPS

Wyżga Piotr, Klimczyk Piotr, Cyboroń Jolanta, Figiel Paweł

Mechanik

|

2019

|

R. 92, nr 5-6

366--370

PL

Ze względu na wyjątkowe właściwości ceramiki azotkowej jest ona bardzo często wykorzystywana w szeroko pojętej technice. Otrzymywanie wyrobów z azotku krzemu wiąże się jednak z koniecznością stosowania zaawansowanych metod, gdyż ten materiał jest trudno spiekalny. W wyniku spiekania prądem impulsowym SPS/FAST (spark plasma sintering/field assisted sintering technique) otrzymano gęste spieki ceramiczne z układu Si3N4-Al2O3-Y2O3. Parametry spiekania mieszanki zoptymalizowano tak, aby uzyskać możliwie najwyższe parametry spieków, takie jak: gęstość, moduł Younga, twardość i odporność na pękanie. W ramach pracy analizowano wpływ ciśnienia i prądu impulsowego, stosowanych w metodzie SPS/FAST, na spiekalność oraz na wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne otrzymanych materiałów. Celem wprowadzenia do osnowy Si3N4 dodatków Al2O3 i Y2O3 była aktywacja trudno spiekalnego proszku azotku krzemu i w konsekwencji – osiągnięcie wysokiej gęstości otrzymanego spieku. Najlepszymi właściwościami charakteryzował się spiek otrzymany w temperaturze 1700°C i pod ciśnieniem 63 MPa; czas wytrzymania w temperaturze spiekania wynosił 15 min. Gęstość uzyskanej próbki osiągnęła 98% wartości teoretycznej, a pozostałe parametry wynosiły: moduł Younga – 298 GPa, twardość Vickersa – 17,7 GPa, odporność na pękanie powierzchniowe – 6 MPa∙m1/2.

EN

Due to the unique properties of ceramics materials based on nitride, it could be used in the broadly understood technique. However, obtaining silicon nitride materials requires it to use the advanced methods of manufacturing, mostly because this material is difficult to sinter. Dense ceramic sinters were obtained from the system Si3N4-Al2O3-Y2O3 by applied pulsed current – SPS/FAST method (spark plasma sintering/field assisted sintering technique). The sintering parameters of the initial mixture were optimized to obtain the highest possible sinter properties, such as: density, Young’s modulus, hardness and fracture toughness. In the presented work the influence of pressure and pulse current, used in the SPS/FAST method, on sinterability and on selected physical and mechanical properties of the obtained materials was analyzed. The purpose of introducing the Al2O3 and Y2O3 additions to the Si3N4 matrix was to activate the hard-to-sinter silicon nitride powder and consequently to achieve a high density of the sintered samples. The best properties were characterized by sinter obtained in 1700°C and under pressure 63 MPa; the holding time at sintering temperature was 15 min. The density of the obtained sample has reached 98% theoretical value, and the other parameters were: Young’s modulus – 298 GPa, Vickers hardness – 17,7 GPa, fracture toughness – 6 MPa∙m1/2. KEYWORDS: Si3N4, SPS sintering, Young’s modulus, hardness

2

Submicro and nano ceramic as ballistic protective material

Lach E., Wolf T., Scharf M.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

45--56

EN

The increasing capability of modern anti-armor threats has intensified the need for highly effective passive armor systems. Additionally, light-weight armor systems becoming more important to ensure improved strategic mobility and tactical agility for future combat systems, while maintaining crew protection. It is necessary to airlift military vehicles to remote locations in under-developed regions this requires a large weight reduction in the armor system. Ceramic armor technology offers significant advantages for meeting future protection requirements. Ceramics are effective, because of their hardness, which is considerably greater than that of other material classes, and also they are much lighter than steel. The investigation and application of ceramics against small arms threats has a long history and the ballistic performance of ceramic armors for personnel protection is very high; the principles governing these defeat mechanisms are now generally understood. However, achieving similar ceramic performance versus larger caliber, like kinetic energy (KE) penetrator threats, has long taken as a difficult challenge. This work deals with sub micro and nano ceramics for ballistic protection. Model KE penetrators have been used to investigate the protection capability.

PL

Nowoczesna amunicja, o coraz większej zdolności rażenia i sile przebijania osłon balistycznych, powoduje konieczność ulepszania wysoko-efektywnych, pasywnych systemów obronnych. Celem stało się projektowanie coraz wytrzymalszych, a zarazem lżejszych osłon i pancerzy, zapewniających skuteczną ochronę żołnierzom, przy jednoczesnym zwiększeniu mobilności i zdolności taktycznych konstrukcji. Niższa waga pancerza jest szczególnie istotna, jeśli wziąć pod uwagę na jak duże odległości muszą czasem być transportowane pojazdy bojowe. Materiały ceramiczne znajdują zastosowanie w osłonach balistycznych, z powodu wysokiej twardości i małej masy, co powoduje, że pancerz kompozytowy z warstwą ceramiczną, będąc lżejszy i równie wytrzymały na wpływ obciążenia uderzeniowego jak jego tradycyjny odpowiednik o tej samej grubości, spełnia powyższe wymagania dotyczące nowoczesnych pancerzy. Prowadzone od lat badania nad materiałami ceramicznymi w zakresie ich stosowalności jako elementu pancerza lub indywidualnej osłony balistycznej, pozwoliły na zrozumienie zasad zachowania materiałów ceramicznych pod obciążeniem dynamicznym. Jednakże, opis zachowania tych materiałów po uderzeniu amunicji o dużym kalibrze, jak np. pocisk podkalibrowy (ang. kinetic energy (KE) penetrator) stanowi nadal naukowe wyzwanie. W niniejszej pracy zamieszczono rozważania dotyczące materiałów ceramicznych o submikro- i nanostrukturze, mających zastosowanie dla ochrony balistycznej, w szczególności przedstawia się wyniki badań zachowania materiałów ceramicznych pod wpływem uderzenia pociskami podkalibrowymi.

3

Fracture toughness of hot-pressed Si3N4-graphene composites

Rutkowski P., Stobierski L., Górny G., Ziąbka M., Urbanik M.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 4

463--469

EN

The work concerns the influence of microstructure on fracture toughness of hot-pressed silicon nitride-graphene composites. The phase analysis was carried out to identify constituent phases of the matrix. The presence of graphene was controlled by analysis of Raman spectra, and a graphene phase distribution in the composite microstructure was studied by SEM observations with EDS analysis. The microstructural observations of fractures and polished surfaces of the composites were made to determine the arrangement of the graphene phase. The fracture toughness was measured with the use of the three-point bending test on notched beams. The results of KIC measurements were supported in interpretation by the SEM observations of the crack propagation.

PL

Praca dotyczy badań nad wpływem mikrostruktury na odporność na pękanie kompozytów grafen - azotek krzemu prasowanych na gorąco. Analizę fazową przeprowadzono w celu zidentyfikowania faz składowych osnowy. Obecność grafenu kontrolowano za pomocą spektroskopii Ramana, zaś dystrybucję grafenu w mikrostrukturze kompozytu badano metodą skaningowej mikroskopii elektronowej z analizą EDS. Obserwacje mikroskopowe przełomów i powierzchni polerowanych próbek kompozytowych wykonano w celu określenia sposobu ułożenia fazy grafenowej. Odporność na pękanie zmierzono za pomocą trójpunktowego testu zginania belek z karbem. Interpretację wyników pomiaru KIc podparto obserwacjami mikroskopowymi (SEM) propagacji pęknięć.

4

Wpływ składu chemicznego i struktury powłok PVD i CVD na trwałość eksploatacyjną ostrzy skrawających wykonanych z ceramiki typu Si3N4 oraz sialonu

Staszuk M., Pakuła D., Dobrzański L. A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

899--902

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań struktury i własności powłok uzyskanych techniką katodowego odparowania łukowego (CAE-PVD) oraz chemicznego osadzania z fazy gazowej CVD na płytkach wieloostrzowych z ceramiki narzędziowej Si3N4 oraz ceramiki βʹ-sialonowej. Badano powłoki wieloskładnikowe i gradientowe będące kombinacją warstw TiN, Ti(B, N), (Ti, Zr)N, Ti(C, N), (Ti, Al)N, (Al, Ti)N, (Al, Cr)N oraz Al2O3. Obserwacje struktury badanych powłok oraz topografii powierzchni dokonano w skaningowym mikroskopie elektronowym. Analizę składu chemicznego w mikroobszarach wykonano z wykorzystaniem techniki EDS oraz profilowej analizy metodą GDOES. Do analizy składu fazowego zastosowano metodę dyfrakcji rentgenowskiej. Wykonane badania własności mechanicznych obejmują: pomiary mikrotwardości sposobem Vickersa, pomiary chropowatości Ra, pomiary przyczepności powłok do podłoża w próbie zarysowania. Ponadto na podstawie technologicznej próby toczenia żeliwa szarego określono trwałość eksploatacyjną ostrzy pokrytych badanymi powłokami. Wykazano, iż zastosowanie powłok PVD i CVD wpływa na poprawę własności mechanicznych badanych ostrzy skrawających, a w niektórych przypadkach zwiększa trwałość eksploatacyjną badanych narzędzi.

EN

The paper presents results of investigations of the structure and properties of coatings obtained by cathodic arc evaporation technique (CAE-PVD) and chemical vapour deposition CVD technique plated inserts with Si3N4 tool ceramics and βʹ-sialon ceramics. Multiple and gradient coatings were investigated, these coatings were a combination of layers of TiN, Ti(B, N), (Ti, Zr)N, Ti(C, N), (Ti, Al)N, (Al, Ti)N, (Al, Cr)N and Al2O3.Observations of the structure of investigated coatings and surface topography were performed using the scanning electron microscopy. Analysis of chemical composition in microregions was performed using the EDS technique and profile analysis using the GDOES technique. X-ray diffraction method was used for the analysis of the phase composition. Performed investigations of the mechanical properties include the following measurements: Vickers microhardness, surface roughness Ra, the adhesion of coatings to a substrate using a scratch test method. Moreover, the exploitative durability of edges covered investigated coatings was determined based on the technological turning of a gray cast iron sample. It was found that the application of PVD and CVD coatings improves the mechanical properties of cutting edges investigated, and in some cases increases the exploitative durability of tested tools.

5

Przewodnictwo cieplne polikryształów AlN

Rutkowski P., Kata D., Lis J.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 4

572-576

PL

Praca dotyczy modyfikacji przewodnictwa cieplnego komercyjnego azotku glinu firmy H.C. Starck. Badania prowadzone były przy użyciu laserowej metody impulsowej na urządzeniu LFA 427. Zbadano spieki azotku glinu z różną zawartością tlenku itru otrzymywane drogą swobodnego spiekania oraz prasowania na gorąco. W przypadku prasowania na gorąco oznaczono dodatkowo wpływ temperatury spiekania na przewodnictwo cieplne spieków. Przedstawiono również wyniki badań nad dodatkiem nanorurek węglowych do polikryształu AlN oraz ich wpływu na jego przewodnictwo. Rezultaty przeprowadzonych badań powiązano z obserwacjami mikrostruktury wykonanymi przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej oraz analizą rozkładu pierwiastków wykonaną metodą EDS. Badania zostały wykonane w ramach projektu "Nowe materiały konstrukcyjne o podwyższonej przewodności cieplnej" nr POIG.01.01.02-00-97/09-01.

EN

Thermal conductivity of modified AlN polycrystals is reported. The AlN polycrsytals has been prepared from commercially available aluminium nitride powder (H.C. Starck). A Laser Flesh Analyzer LFA 427 was used to evaluate thermal diffusivity of the materials. Pressureless sintering and hot pressing were used for obtaining dense polycrystals. Aluminium nitride samples with different contents of yttrium oxide and carbon nanotubes were prepared. The influence of thermal treatment of the samples on their thermal conductivity was determined. The results were combined with SEM and EDS examinations of the microstructure. The research was conducted within a project no. POIG.01.01.02-00-97/09-01 "New constructional materials with the enhanced thermal conductivity"

6

The structure of nanocomposite layers with Ni matrix and disperse phase Si3N4 and PTFE

Kucharska B., Trzaska M.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 3

165-170

EN

The surface nickel layers produced by the method of electrochemical reduction are used to protect the substrate material against abrasive wear and corrosion. The incorporation of dispersed phases such as lubricative polytetrafluoroethylene (PTFE) and hard silicon nitride (Si3N4) in a nickel matrix allows one to improve the tribological and corrosive properties. The aim of this work was a study of the influence of the deposition process parameters on the structure of the hybrid composite layers Ni/PTFE/Si3N4 produced by the electrochemical method. The examinations included composite layers of the nanocrystalline nickel (Ni) matrix with the disperse phases of polytetrafluoroethylene (PTFE) and silicon nitride (Si3N4). The layers were deposited in a Watts bath at a current density of 5 A/dm2, constant stirring rate of 500 rpm and constant phase content of PTFE (50 g/dm3) and Si3N4 (10 g/dm3). The stability of the suspension of the disperse phase in the bath, and uniform incorporation of its particles in the nickel matrix was provided by a cationic surfactant. Nanocrystalline nickel layers and nanocomposite Ni/PTFE layers produced by the electrochemical method were also investigated for comparative purposes. The aqueous dispersion of PTFE particles of a size of 0,1÷0,3 µ m and polydisperse Si3N4 powder with rather different particle sizes were used to produce the composite layers. The topography and morphology of the silicon nitride powder and the structures of the produced nickel and composite layers were studied using transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM). The structural analysis of the produced layers were performed and the crystallite sizes were determined with the X-ray diffraction method. The microhardness of HV 0.02 of the produced layers was determined using Zwick's tester. The completed examinations have shown that hybrid Ni/PTFE/Si3N4 composite layers are characterized by a cohesive texture and nanocrystalline structure of the nickel matrix.

PL

Powierzchniowe warstwy niklowe wytwarzane metodą elektrochemiczną stosowane są do ochrony materiału podłoża przed zużyciem ściernym i korozją. Wbudowanie w warstwę niklową faz dyspersyjnych takich, jak samosmarny politetrafluoroetylen (PTFE) oraz twardy azotek krzemu (Si3N4), pozwala na uzyskanie lepszych właściwości tribologicznych i korozyjnych. Celem badań zrealizowanych w ramach niniejszej pracy było określenie wpływu parametrów procesu na strukturę hybrydowych warstw kompozytowych Ni/PTFE/ Si3N4 wytwarzanych metodą elektrochemiczną. Badania obejmowały warstwy kompozytowe o nanokrystalicznej osnowie Ni z fazami dyspersyjnymi w postaci politetrafluoroetylenu (PTFE) i azotku krzemu (Si3N4). Warstwy wytwarzano w kąpieli Wattsa przy gęstości prądu 5 A/dm2, stałej szybkości mieszania mechanicznego wynoszącej 500 obr./min oraz zawartościach faz PTFE i Si3N4 w kąpieli wynoszących 50 g/dm3. Trwałość zawiesiny faz dyspersyjnych w kąpieli oraz równomierne wbudowywanie ich cząstek w osnowę niklową podczas procesu osadzania zapewniał kationowy środek powierzchniowo czynny. W celach porównawczych badano również nanokrystaliczne warstwy niklowe oraz warstwy nanokompozytowe Ni/PTFE wytwarzane metodą elektrochemiczną. Do wytwarzania warstw kompozytowych stosowano PTFE w postaci wodnej dyspersji o wymiarach cząstek 0,1÷0,3 µ m oraz polidyspersyjny proszek Si3N4 o dość zróżnicowanych wymiarach cząstek. Za pomocą mikroskopii transmisyjnej (TEM) oraz skaningowej (SEM) badano topografię i morfologię proszku azotku krzemu oraz strukturę wytworzonych warstw niklowych i kompozytowych. Metodą dyfrakcji rentgenowskiej przeprowadzono analizę strukturalną wytworzonych warstw i wyznaczono wielkości krystalitów. Metodą Vickersa wyznaczono mikrotwardość wytworzonych warstw za pomocą aparatu Zwicka. Zrealizowane badania wykazały, że hybrydowe warstwy kompozytowe Ni/PTFE/ Si3N4 charakteryzują się zwartą budową i nanokrystaliczną strukturą osnowy niklowej.

7

Tworzywo korundowe wiązane sialonem

Dul K., Kotowski K.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 1

206-209

PL

W pracy przedstawiono sposób otrzymywania i właściwości niskocementowych betonów korundowych zawierających w swojej osnowie sialon powstający w procesie wypalania. Surowcami wyjściowymi były azotek krzemu, korund i cement glinowy. Tworzywa wypalone w 1500°C poddano charakterystyce składu fazowego, mikrostruktury i podstawowych właściwości użytkowych. Stwierdzono zmniejszenie się porowatości otwartej w betonach korundowych w wyniki powstania wiązania sialonowego oraz poprawę ich własności wytrzymałościowych.

EN

Sialon bonded corundum refractories were developed by reaction firing. Corundum and Si3N4 were used as raw materials together with calcium aluminate cement as the bonding agent. Materials were fired at 1500°C and characterized with respect to the phase composition, microstructure and basic application properties. A decrease of open porosity and improved strength characteristics were found as a result of the formation of sialon bond.

8

Fibrous composite with threshold strength in three dimensions

Jin X. H., Gao L., Sun J., Gui L. H.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 4

486-489

EN

In the present work, a fibrous composite consisting of square fibers separated with thin compressive layer is designed. Due to the crack arresting effect of the compressive layer, this composite is expected to show three-dimensional threshold strengths corresponding to applied stresses in the direction perpendicular to the fiber side face and parallel to the fiber central axis, respectively. In accordance with the above designing concept, Si3N4/TiN fibrous composites with distinctive threshold strengths were readily prepared through a simple double-laminating procedure. It is found that the threshold strengths increase with the TiN content in the fiber; and for the same material, its axial threshold strength is larger than the radial one. The fundamental reasons for that are investigated.

PL

W prezentowanej pracy zaprojektowano kompozyt włóknisty składający się z włókien o przekroju kwadratowym, rozdzielonych cienką warstwą zawierającą naprężenia ściskające. Z powodu efektu zatrzymywania pęknięcia od kompozytu tego oczekuje się, że pokaże trójwymiarową wytrzymałość progową odpowiadającą zastosowanym naprężeniom w kierunku odpowiednio prostopadłym do powierzchni czołowej włókna i równoległym do jego centralnej osi włókna. Zgodnie z koncepcją projektową bez trudu przygotowano kompozyty włókniste Si3N4/TiN za pomocą prostej procedury podwójnego laminowania. Stwierdza się, że wytrzymałości progowe zwiększają się wraz z zawartością TiN we włóknie, i dla tego samego materiału, jego osiowa wytrzymałość progowa jest większa niż promieniowa. Zbadano zasadnicze powody występowania takiego stanu.

9

Investigation of PVD coatings deposited on the Si3N4 and sialon tool ceramics

Pakuła D., Dobrzański L., Křiž A., Staszuk M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2010

|

Vol. 46, nr 1

53-60

EN

Purpose: The paper presents investigation results of the structure and properties of the coatings deposited by cathodic arc evaporation - physical vapour deposition (CAE-PVD) techniques on the Si3N4 and sialon tool ceramics. The Ti(B,N), Ti(C,N), (Ti,Zr)N and (Ti,Al)N coatings were investigated. Design/methodology/approach: The structural investigation includes the metallographic analysis on the scanning electron microscope. Examinations of the chemical compositions of the deposited coatings were carried out using the X-ray energy dispersive spectrograph EDS and using the X-ray diffractometer. The investigation includes also analysis of the mechanical and functional properties of the material: microhardness tests of the deposited coatings, surface roughness tests, evaluation of the adhesion of the deposited coatings. Findings: Deposition of the multicomponent gradient coatings with the PVD method, based on the B, Al and Zr solid secondary solution in the TiN titanium nitride, isomorphous with the alternating pure titanium nitride TiN, on tools made from nitride ceramics and sialon's ceramics, results in the increase of mechanical properties in comparison with uncoated tool materials, deciding thus the improvement of their working properties. Research limitations/implications: Ti(B,N), Ti(C,N), (Ti,Zr)N and (Ti,Al)N multicomponent and gradient coatings can be applied for cutting ceramic tools. Originality/value: Comparison of the wide

10

Mikrostruktura i właściwości kompozytów AI2O3-Si3N4 otrzymywanych na drodze heterokrystalizacji metodą zol-żel

Zawada A., Kunicki A., Ziemkowska W., Pietrzykowski A., Olszyna A.

Materiały Ceramiczne

|

2009

|

T. 61, nr 2

87-91

PL

Mieszaniny nanoproszków AI(2)O(3)-Si(3)N(4) otrzymywano na drodze heterokrystalizacji w procesie zol-żel z wykorzystaniem reakcji związków alkoksyglinowych z wodą. W czasie procesu kontrolowano pH roztworu w celu zapewnienia jak najlepszej homogenizacji cząstek Si(3)N(4) w osnowie spieczonego AI(2)O(3). Otrzymaną mieszaninę nanoproszków o zawartości 20 %wag. Si(3)N(4) poddawano prażeniu w temperaturze 800°C w atmosferze powietrza przez 20 h. Do wyprażonego produktu dodawano proszek handlowy AI(2)O(3) tak aby otrzymać mieszaniny proszków AI(2)O(3) + xSi(3)N(4), gdzie x = 1,25; 2,5; 5 %wag., które następnie poddano procesowi spiekania w temperaturze 1350 lub 1450°C pod ciśnieniem 30 MPa przez 1 godzinę. W artykule opisano mikrostrukturę, gęstość, nasiąkliwość, porowatość i właściwości mechaniczne takie jak; moduł Younga, twardość i odporność na kruche pękanie, otrzymanych spieków. Otrzymane spieki charakteryzowały się gęstością względną w przedziale 95-100 % i jednorodnym rozkładem obu faz w mikrostrukturze kompozytu. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono znaczny wpływ Si(3)N(4) na poprawę właściwości mechanicznych AI(2)O(3). Kompozyty AI(2)O(3)+xSi(3)N(4) miały wyższą twardość i odporność na kruche pękanie w porównaniu ze spiekiem wykonanym z nanoproszku AI(2)O(3) firmy Taimei. Najwyższym współczynnikiem odporności na kruche pękanie charakteryzował się kompozyt o zawartości 2,5%wag. Si(3)N(4).

EN

Mixtures of the AI(2)O(3)-Si(3)N(4) nano-powders were prepared via hetero-crystallization by using a sol-gel method with the contribution of chemical reactions that proceeded between the alkoxyaluminum compounds and water. In order to achieve the best possible homogeneity of the Si(3)N(4) particles in the AI(2)O(3) matrix, pH of the solution was controlled during the process. The mixture containing 20 wt.% of Si(3)N(4) was calcined for 20 h at a temperature of 800°C in air, then added to a commercial-grade AI(2)O(3) powder so as to obtain AI(2)O(3)+xSi(3)N(4) mixtures (where x = 1.25, 2.5 and 5 wt.%), which were finally sintered for 1 h at a temperature of 1350 or 1450°C under a pressure of 30 MPa. The paper describes the microstructure, density, water absorption, porosity and mechanical properties, such as Young modulus, hardness and fracture toughness, of the sinters obtained. The sintered composites had the relative density exceeding 95%, and the distribution of component phases was uniform. It has been found that the presence of Si(3)N(4) considerably improved mechanical properties of the AI(2)O(3) matrix. The hardness and fracture toughness of the AI(2)O(3)+xSi(3)N(4) composites were higher than those of the sinter produced from the AI(2)O(3) nanopowder delivered by the Taimei Company. The highest toughness was measured for the composite with 2.5 wt.% Si(3)N(4).

11

Dobór środków ułatwiających zagęszczanie proszków Si3N4

Ermer E.

Materiały Ceramiczne

|

2009

|

T. 61, nr 2

102-106

PL

W pracy przeanalizowano wpływ glikolu i ciekłej parafiny na poprawę zagęszczenia formowanego poprzez prasowanie jednoosiowe azotku krzemu. Stosując różne ilości tych dodatków osiągnięto znaczny wzrost zarówno zagęszczenia, jak i trwałości wyprasek. W rezultacie umożliwiło to uzyskanie wysokiego stopnia zagęszczenia spiekanego swobodnie Si(3)N(4).

EN

In this paper, the influence of glycol and liquid paraffin on improwement of density of the silicon nitride green bodies, formed by uniaxial pressing, was analysed. The different amounts of additives were applied which resulted in a considerable increase of both density and durability of the compacts. As a consequence, it was possible to obtain dense Si(3)N(4) materials of up to 98 wt/% by means of pressureless sintering.

12

Rozwój technologii PA PVD-Arc - powłoki nanowarstwowe na narzędziach

Betiuk M.

Inżynieria Powierzchni

|

2008

|

nr 3

16-22

PL

Technologie PVD, PA PVD umożliwiają wytwarzanie powłok multifunkcjonalnych nadających nowe cechy użytkowe powierzchni modyfikowanej. Nowoczesne technologie inżynierii materiałowej powierzchni umożliwiają kształtowanie struktury powłok na poziomach mikro- i nanometrycznych. Intencją autora tego artykułu jest zwrócenie uwagi na zagadnienie otrzymywania materiałów powłokowych nanostrukturalnych.

EN

The PVD and PA PVD methods make enable to obtain new multifunctional coating materials which are of new functional quality of such modified surface. The surface structure at micro and nano range can be changed with modem material engineering technologies in controlled way. The intention of the author of this article is to tem attention to the issue of nano-ocomposite end nanolayers coatings obtaining.

13

The analysis of strength properties of ceramic preforms for infiltration process

Putyra P., Kurtyka P., Jaworska L., Podsiadło M., Smuk B.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2008

|

Vol. 33, nr 2

97-100

EN

Purpose: The goal of this work is the optimization of sintering process of the ceramic preforms based on Si3N4 and Al2O3-Ti(C,N) materials. The influence of pore forming additives on porosity, microstructures and compressive strength are investigated. The aim of this study is to obtain the nitrides and carbides base preforms material for the infiltration process of molten aluminium alloys. Design/methodology/approach: The method of obtaining the silicon nitride and oxide-carbonitride porous preform for the infitration process is the free sintering process. The preforms were produced by the mixing of ceramic powders with organic binders, drying and sintering. Porosity, density were measured for the materials. Microstructure observation was carried out using scanning microscope. The compressive strength of Si3N4 and Al2O3-Ti(C,N) porous preforms were investigated. Findings: For sintered porous Si3N4 preforms, influence of the porous forming additives on material porosity is observed. Compressive strengths of Si3N4 were in the range of 2.9-4.8 MPa. The highest value of the compressive strength was obtained for Al2O3-Ti(C,N) preform with 8 wt.% of tylose and 25 wt.% of glykol. For these materials compressive strength were in the range of 13.2 up to 14.3 MPa. In spite of lower value of the compressive strength for Si3N4 preforms, this material exhibits high shock thermal resistance. Practical implications: Pressureless infiltration of molten metals into ceramics is the most cost-effective approach to liquid-metal processing of MMCs. Metal matrix composites are applied widely in aircraft production technologies and defence technology. Originality/value: Infiltration of molten metals into porous ceramic preforms is the only technique suitable for the fabrication of high volume fraction of ceramic materials in MMCs. Infiltration process generates thermal stresses in the ceramics preforms. The thermal shock resistance of Al2O3 is lower than Si3N4 or Al2O3-Ti(C,N) materials. New kinds of porous materials were obtained.

14

Investigation of the structure and properties of PVD and CVD coatings deposited on the Si3N4 nitride ceramics

Pakuła D., Dobrzański L. A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 24, nr 2

79-82

EN

Purpose: Comprehensive structure and properties investigation results of the multilayer, multi-component, gradient PVD and CVD coatings developed on the Si3N4 nitride tool ceramics substrate are presented in the paper. Design/methodology/approach: The detailed results are presented of examinations carried out on the transmission and scanning electron microscopes, as well as of the mechanical properties and tribological tests of the investigated coatings. Findings: The research carried out proved that depositing the hard, anti wear, multilayer coatings based on the Al2O3 and TiN layers onto the Si3N4 nitride tool ceramics with the PVD method results in obtaining better functional properties like extension of the cutting tool life, than in case of the uncoated nitride ceramics or coated with the PVD coatings and some CVD ones. Research limitations/implications: Pro-ecological dry cutting processes without the use of the cutting fluids and in the "Near-Net-Shape" technology. Originality /value: In the paper the research coatings deposited in the PVD and CVD methods on sintered tool materials carried out in order to improve the tool cutting properties.

15

Nitride and carbide preforms for infiltration process

Sobczak N., Jaworska L., Podsiadło M., Smuk B., Nowak R., Kurtyka P., Twardowska A.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2007

|

Vol. 28, nr 11

653-656

EN

Purpose: Infiltration of molten metals into porous ceramic preforms is the only technique suitable for the fabrication of high volume fraction of ceramic materials in MMCs. The most popular material for porous preforms is Al2O3 because of its low cost. Infiltration process generates thermal stresses in the Al2O3 preforms. The thermal shock resistance of Al2O3 is lower than for Si3N4 or Al2O3/TiC+TiN materials. The aim of this study is to obtain the nitride and carbide base preforms material for the infiltration process of molten aluminium alloys. Design/methodology/approach: The method of obtaining the silicon nitride and oxide-carbonitride porous preform for the infiltration process is the free sintering process. Some of selected properties of this material are presented. The preforms were produced by the mixing of ceramic powders with organic binders, followed by forming, drying and firing. Ceramic preforms of 65% porosity were produced. Microscopic investigations revealed good joints between the ceramic particles. Findings: The material consist of the base component (90 wt.% of α-Si3N4, 5 wt.% of Al2O3, 5 wt.% of Y2O3), which were mixed with 40 wt.% of polyethylene glycol 6000 (mixed in Turbula) porosity is 25.7 %. The higher value of porosity 66.6% was obtained for material with 20 wt.% tylose. The grain size of Si3N4 and method of the mixtures preparing (mixing with or without milling) have the significant influence on compacts' porosity. For 68 wt.% Al2O3, 2 wt.% ZrO2 and 30 wt.% Ti(C,N) with addition of glycol 6000, the value of porosity is 67%.-Si3N4 material produced shows strong bonding with aluminium and AlSi11 aluminium alloy. Practical implications: Pressureless infiltration of molten metals into ceramics is the most cost-effective approach to liquid-metal processing of MMCs. Metal matrix composites are applied widely in aircraft production technologies and defence technology. Originality/value: Compared to widely used alumina performs, those made from non-oxide ceramics demonstrate better physicochemical compatibility with aluminium alloys. New kinds of porous materials were obtained.

16

Struktura i własności skrawne ceramiki narzędziowej Si3N4 pokrywanej powłokami PVD i CVD

Pakuła K., Dobrzański L. A.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 21/1

155-164

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań struktury i własności wielowarstwowych i gradientowych powłok PVD (Physical Vapour Deposition) i CVD (Chemical Vapour Deposition) wytworzonych na podłożu z narzędziowej ceramiki azotkowej Si3N4. Przedstawiono kompleksowe wyniki badań na transmisyjnym i skaningowym mikroskopie elektronowym, wyniki badań własności mechanicznych i skrawnych badanych płytek wieloostrzowych.

EN

Comprehensive structure and properties investigation results of the multilayer, gradient PVD and CVD coatings developed on the nitride tool ceramics substrate are presented in the paper. The detailed results are presented of examinations carried out on the scanning and transmission electron microscopes, as well as of the mechanical properties and cutting tests of the investigated inserts.

17

Wpływ powłoki TiN+Al2O3 na strukturę własności tlenkowej i azotkowej ceramiki narzędziowej

Mikuła J., Pakuła D., Dobrzański L.A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

|

2005

|

Z. 82

95-99

PL

W artykule przedstawiono strukturę I własności powłoki TiN+Al2O3 naniesionej w procesie chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) na płytkach skrawających wykonanych ze spiekanej ceramiki narzędziowej: Al2O3+ZrO2, Al2O3+TiC, Al2O3+SiC(w) oraz Si3N4.

EN

The paper presents the structure and properties of TiN+Al2O3 coating deposited on cutting inserts made of Al2O3+ZrO2, Al2O3+TiC, Al2O3+SiC(w) and Si3N4 tool sintered ceramics with the CVD processes.

18

Testing the efficiency of the Si3N4 membranes for charged particles registration

Polak W., Lekki J., Gryboś J., Hajduk R., Cholewa M., Kukharenko O., Stachura Z.

Nukleonika

|

2003

|

Vol. 48, nr 1

25-29

EN

Testing Si3N4 membrane windows is a preliminary research for the single-ion-single-cell irradiating programme prepared at the Cracow nuclear microprobe facility. The present investigation is concerned with finding a method to register every single particle of the microprobe beam when passing through a membrane to the atmosphere. The 200 nm thick membranes covered with different layers were investigated. The alpha particles, after passing the membrane window, were registered by a particle detector. Secondary electrons ejected from the membrane by alpha particles were registered by a channeltron. The channeltron signals were collected in coincidence with the silicon detector signals. The detection efficiency is the ratio of the fast coincident channeltron signal number to the total number of the silicon detector signals. The results of investigation of the membranes with different coverages are reported in the present work.

19

Wspomaganie laserowe procesu toczenia ceramiki technicznej Si3N4.

Kawalec M.

Prace Naukowe Instytutu Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2000

|

Vol. 78, nr 36

131-134

PL

Praca dotyczy oceny skrawności ceramiki Si3N4 w stanie (1809 HV) w procesie toczenia w warunkach konwencjonalnych oraz z nagrzewaniem strefy skrawania energią lasera molekularnego CO2. do badań porównawczych toczenia wzdłóżnego stosowano ostrza z polikrystalicznego azotku boru PCBN różnych firm. Ostrza skrawające i głowica laserowa przemieszczały się wzdłuż osi przedmiotu obrabianego z jednakową prędkością. Zaprezentowano wyniki badań skrawalności oceniane wskaźnikiem zużycia ostrzy oraz chropowatości powierzchni obrobionej.

EN

The work concerns the machinability evaluation of hard technical ceramics Si3N4 (1809 HV) in conventional turning process and with heating of the cutting zone by the energy of molecular laser CO2. in order to perform comparison investigations of the straight turning, polycrystalline boron nitride (PCBN) cutting edges of various procedures have been applied. Cutting edges and the laser head moved along the work piece axis with the same speed. There have been presented machinability investigation results, which have been evaluated by the coefficient of cutting edge wear, and the machined surface roughness.