Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wytwarzanie ceramiki SiC metodą odlewania żelowego z wykorzystaniem układu żelującego Sizol-chlorek amonu

Psiuk B., Lipowska B., Czechowska K., Gerle A., Stanek M., Śliwa A.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 3

243--251

PL

Artykuł dotyczy prac nad otrzymaniem tworzywa z SiC na drodze odlewania żelowego (ang. gel-casting) w oparciu o zawiesinę, w której dyspergatorem był zol krzemionkowy. Bazując na drobnych frakcjach SiC, uzyskano tworzywo drobnoporowate o wysokiej porowatości otwartej. Po wypaleniu w 600 °C w atmosferze powietrza ceramika charakteryzowała się wytrzymałością na zginanie bliską 10 MPa. Wypalenie próbki w temperaturze 1600 °C w atmosferze azotu dało wynik wytrzymałości przekraczający 50 MPa.

EN

The article concerns works aimed at obtaining a silicon carbide material by the gelcasting method, based on a suspension in which the dispersing agent is a silica sol. Based on fine SiC fractions, a fine-porous material of high open porosity was obtained. After firing at 600 °C in air, a ceramic material’s bending strength was nearly 10 MPa. Firing the sample at 1600 °C in nitrogen resulted in an increase of the strength value to more than 50 MPa.

2

Propozycja wyznaczania wybranych współczynników transportu wilgoci w materiałach ceramicznych porowatych na podstawie pomiarów ultradźwiękowych

Kucharczyk A.

Inżynieria i Budownictwo

|

2017

|

R. 73, nr 2

100--102

PL

Przedstawiono metodę wyznaczania wybranych współczynników opisujących proces transportu wilgoci z wykorzystaniem pomiarów ultradźwiękowych ceramiki budowalnej. W tym celu zaproponowano model propagacji fali ultradźwiękowej i wykonano pomiary czasu propagacji podłużnej fali ultradźwiękowej.

EN

In the paper the method of determining the selected moisture transport coefficients using ultrasonic measurements was presented. For this purpose a model of the wave propagation was proposed and the ultrasonic measurements of time propagation of longitudinal wave were made.

3

Preliminary Tests of Cellular SiC/Iron Alloy Composite Produced by a Pressureless Infiltration Technique

Lipowska B., Psiuk B., Cholewa M., Kozakiewicz Ł.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 1

115--120

EN

Preliminary tests aimed at obtaining a cellular SiC/iron alloy composite with a spatial structure of mutually intersecting skeletons, using a porous ceramic preform have been conducted. The possibility of obtaining such a composite joint using a SiC material with an oxynitride bonding and grey cast iron with flake graphite has been confirmed. Porous ceramic preforms were made by pouring the gelling ceramic suspension over a foamed polymer base which was next fired. The obtained samples of materials were subjected to macroscopic and microscopic observations as well as investigations into the chemical composition in microareas. It was found that the minimum width of a channel in the preform, which in the case of pressureless infiltration enables molten cast iron penetration, ranges from 0.10 to 0.17 mm. It was also found that the ceramic material applied was characterized by good metal wettability. The ceramics/metal contact area always has a transition zone (when the channel width is big enough), where mixing of the components of both composite elements takes place.

4

Otrzymywanie ceramiki funkcjonalnej z wykorzystaniem reakcji polimeryzacji rodnikowej

Wiecińska P., Bachonko M., Ryżyk O.

Szkło i Ceramika

|

2016

|

R. 67, nr 1

14--19

PL

Materiały ceramiczne stanowią obecnie zróżnicowaną grupę materiałów mających coraz szersze zastosowanie, od tworzyw dla przemysłu elektronicznego i motoryzacyjnego, przez narzędzia skrawające, elementy ścierne, elementy ogniotrwałe o podwyższonej jakości, aż po materiały wykorzystywane w przemyśle jądrowym i w medycynie. Do wytworzenia powyżej wymienionych elementów konieczne jest zastosowanie surowców ceramicznych o odpowiednich właściwościach, a niezwykle ważnym etapem produkcyjnym jest uformowanie danego surowca, czyli nadanie mu postaci jak najbardziej zbliżonej do kształtu finalnego produktu. W technologii ceramiki znanych jest wiele metod formowania proszków ceramicznych, ale ich pewne niedoskonałości, takie jak wysoka energochłonność, możliwość wytwarzania elementów tylko o prostej geometrii, długi czas formowania itp. sprawiają, iż ciągle prowadzone są prace badawcze nad poszukiwaniem nowych i udoskonalaniem istniejących metod formowania materiałów. Do najnowszych sposobów wytwarzania elementów ceramicznych należy metoda odlewania żelowego, zwana dość powszechnie z języka angielskiego gelcasting, która łączy tradycyjny sposób formowania z ceramicznych mas lejnych i chemię polimerów. W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania reakcji polimeryzacji rodnikowej w otrzymywaniu ceramiki technicznej z zakresu ceramiki gęstej i porowatej. Stosując różnorodne dodatki organiczne do koloidalnych zawiesin proszków ceramicznych, w wyniku procesów formowania i spiekania, otrzymano materiał kompozytowy ZTA o wysokim stopniu zagęszczenia, ceramikę porowatą z Al2O3 oraz folie z ZrO2, wysoce elastyczne w stanie surowym.

EN

Advanced ceramic materials currently represent a diverse group of materials which are becoming more widely used as the basis for electronic and automotive industry, cutting tools, abrasive elements, refractory elements of high quality, materials used in nuclear industry and medicine. In order to manufacture the above mentioned items, it is necessary to use ceramic raw materials of suitable properties, nevertheless the important stage of the production is the formation of the material, that is giving the shape of the final product. There are many moulding methods used in ceramic technology but the limitations such as high energy-consumption, the possibility to obtain only simple geometries, long moulding time, etc. cause that the search for new moulding methods and improvement of already existing is far from being completed. One of the intensively studied forming methods is gelcasting which connects the traditional moulding from ceramic slips with polymer chemistry. The article presents the possibilities to use the reaction of radical polymerization in fabrication of both dense and porous functional ceramics. Through applying various organic additives to the colloidal ceramic suspensions it was possible to obtain ZTA composite of high density, porous Al2O3 ceramics and highly elastic ZrO2 tapes.

5

An experimental study of the surface and subsurface irrigation methods with respect to soil moisture on grape yard

Kadbhane S. J., Manekar V. L.

Journal of Water and Land Development

|

2016

|

no. 31

73--85

EN

In this study, field experiment has been carried out on the grape yard during the summer, Rainy, and winter seasons using different irrigation methods and measuring its impact on moisture retention. Six different irrigation methods such as drip irrigation (DI), drip irrigation with plastic mulching (DIPM), drip irrigation with organic mulching (DIOM), subsurface irrigation with stone column (SISC), subsurface irrigation with mud pot (SIMP), and subsurface irrigation with plastic bottles (SIPB) are used during experimental work. CROPWAT-8.0 model (FAO) is used to find out crop water requirements. Soil moisture is measured using soil moisture sensors fixed in the depth of 30 and 60 cm at the same location. Climatic parameters are obtained from the automatic weather station which is located near the experimental field. Multifactorial statistical analysis has been carried out using recorded soil moisture and climatic data. As per experimental results and analysis, it is observed that drip irrigation with the plastic mulching method is found to be the best method of irrigation for soil moisture retention among all other methods due to its highest soil moisture retention value as 25–30%. Whereas subsurface irrigation with the plastic bottle method is found to be suitable as it retained 15–20% soil moisture and material used in this irrigation method is waste material and the cheapest one.

PL

Przeprowadzono eksperyment polowy w winnicy w czasie lata, pory mokrej i zimowej, stosując różne metody nawadniania i mierząc jego wpływ na zachowanie wilgotności w glebie. Zastosowano sześć metod nawadniania: nawadnianie kroplowe, nawadnianie kroplowe z przykrywaniem syntetyczną włókniną, nawadnianie kroplowe z mulczowaniem organicznym, podpowierzchniowe nawadnianie z kolumnami z kamieni, podpowierzchniowe nawadnianie z glinianymi naczyniami i nawadnianie za pomocą butelek plastikowych. Do oceny zapotrzebowania uprawy na wodę zastosowano model CROPWAT 8.0. Wilgotność gleby mierzono czujnikami wprowadzonymi do gleby na głębokość 30 i 60 cm. Parametry klimatyczne uzyskano z automatycznej stacji pogodowej usytuowanej w pobliżu pola doświadczalnego. Wieloczynnikową analizę statystyczną przeprowadzono z wykorzystaniem pomierzonej wilgotności gleby i danych klimatycznych. Metoda kroplowego nawadniania z przykrywaniem syntetyczną włókniną okazała się najlepsza spośród wszystkich zastosowanych metod z powodu największej retencji wilgoci glebowej (25–30%). Użyteczna okazała się także metoda podpowierzchniowego nawadniania z plastikowymi butelkami, ponieważ zatrzymywała 15–20% wilgoci glebowej.

6

Ceramic-carbon composites designed for piston group of combustion engines

Posmyk A., Wistuba H., Falkowski P.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 2

97-101

EN

The paper presents the production technology of ceramic-carbon composites designed for cylinder inserts of piston devices. Porous oxide ceramics with an assumpted porosity (20, 30 and 35%) obtained by the method of sintering grains of ceramic powder was used as a composite matrix. In the method, the sintering process is carried out in such a way that the ceramic powder particles form durable bonds (they sinter) in a properly prepared shaped sample but at the same time they do not form a dense polycrystalline material. The composite was obtained by introducing a glassy carbon precursor into the open pores of the ceramic and was then subjected to pyrolysis in the atmosphere of argon. As a result of the conducted technological tests, diverse contents of glassy carbon in the ceramic matrix were obtained. The influence of the open porosity of an oxide ceramic matrix upon the tribological properties of the fabricated composite sliding against a cast iron piston ring in the conditions of friction in air was examined. The material is destined for cylinder inserts in machines and piston devices e.g. combustion engines, air compressors and pneumatic servo-motors. The material was obtained in three consecutive stages i.e. ceramic samples with a given porosity were obtained by the gel casting method, saturation of the porous samples with a carbon precursor, and finally pyrolysis of carbon precursor introduced into the pores of oxide ceramics. The obtained ceramic-glassy carbon composite (CGC) features low thermal conductivity close to conductivity of oxide ceramics (λ = 20 W/mK), a high wear resistance and friction coefficient which allows sliding in the conditions of limited lubrication. The fabricated material was subjected to tribological tests on a pin-on-disc stand sliding against a cast iron pin in the conditions of friction in air. The friction coefficient of the examined contact largely depends upon the ceramic matrix porosity. The lowest value (μ ≈ 0.3, at p = 0.8 MPa, v = 2.5 m/s, s = 5000 m) was obtained in the contact with 30% matrix porosity. The results are the basis for further investigations on optimal chemical composition and manufacturing processes in order to reach the required utility properties. Composites manufactured upon an oxide ceramic matrix with a 30% porosity feature the best tribological properties. Such properties are achieved due to a sufficient amount of glassy carbon present in the oxide ceramics pores. Glassy carbon is marked by low shear resistance and high ceramic matrix hardness therefore low values of friction forces are possible to be reached.

PL

Opisano technologię wytwarzania kompozytów ceramiczno-węglowych przeznaczonych na tuleje cylindrowe maszyn tłokowych. Jako osnowę kompozytu zastosowano porowatą ceramikę tlenkową o założonej porowatości (20, 30 i 35%) wytworzoną metodą spiekających się ziaren proszku ceramicznego. W metodzie tej proces spiekania prowadzi się w taki sposób, aby ziarna proszku ceramicznego w odpowiednio przygotowanej kształtce utworzyły trwałe połączenia między sobą (spiekły się), nie tworząc jednocześnie gęstego polikrystalicznego spieku. Kompozyt wytworzono, wprowadzając w pory otwarte ceramiki prekursor węgla szklistego i poddając go pirolizie w atmosferze argonu. W wyniku przeprowadzonych badań technologicznych uzyskano różne zawartości węgla szklistego w ceramicznej osnowie. Przebadano wpływ porowatości otwartej ceramicznej osnowy tlenkowej na właściwości tribologiczne wytworzonego kompozytu we współpracy z żeliwnym pierścieniem tłokowych w warunkach tarcia technicznie suchego. Materiał ten jest przeznaczony na wkładki do tulei cylindrowych maszyn i urządzeń tłokowych, np. silników spalinowych, sprężarek powietrza, siłowników pneumatycznych. Materiał ten został wytworzony w trzech etapach, tj.: wytwarzanie metodą gel casting kształtek ceramicznych o zadanej porowatości, nasączanie porowatych kształtek prekursorem węgla, karbonizacja prekursora wprowadzonego w pory ceramiki tlenkowej. Wytworzony kompozyt ceramika-węgiel szklisty (CWS) charakteryzuje się małą przewodnością cieplną zbliżoną do przewodności ceramik tlenkowych (λ = 20 W/mK), odpornością na zużycie tribologiczne i współczynnikiem tarcia pozwalającym na współpracę w warunkach ograniczonego smarowania. Wytworzony materiał poddano badaniom tribologicznym na stanowisku "trzpień-tarcza" w warunkach tarcia technicznie suchego we współpracy z trzpieniem żeliwnym. Współczynnik tarcia badanych skojarzeń zależy od porowatości osnowy ceramicznej. Najniższą jego wartość (μ ≈ 0,3, przy p = 0,8 MPa, v = 2,5 m/s, s = 5000 m) uzyskano w skojarzeniu z osnową o porowatości 30%. Uzyskane wyniki są podstawą do prowadzenia badań optymalizacji składu chemicznego i procesów wytwarzania w celu uzyskania wymaganych właściwości użytkowych. Najlepsze właściwości tribologiczne wykazują kompozyty wytworzone na osnowie ceramiki tlenkowej o porowatości 30%. Przyczyną takich właściwości jest wystarczająca ilość węgla szklistego umieszczonego w porach ceramiki tlenkowej. Dzięki małej wytrzymałości na ścinanie węgla szklistego i dużej twardości osnowy ceramicznej jest możliwe uzyskanie mniejszych wartości sił tarcia.

7

Kompozyty metalowo-ceramiczne wytwarzane przez infiltrację ciśnieniową metalu do ceramicznej preformy o budowie piany

Potoczek M., Śliwa R. E., Myalski J., Śleziona J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

R. 54, nr 11

688-692

PL

Jednym ze sposobów poprawy właściwości użytkowych metali w przemyśle lotniczym jest zastępowanie tych tworzyw kompozytami metalowo-ceramicznymi. Już od wielu lat produkowane są kompozyty zbrojone fazą ceramiczną w postaci cząstek lub włókien. Jednak w tego typu kompozytach faza ceramiczna nie jest fazą ciągłą. Niniejsza praca poświęcona jest wytwarzaniu kompozytów metalowo-ceramicznych (AlCu5/Al2O3) o strukturze infiltrowanej charakteryzującej się wzajemnym przenikaniem szkieletów obydwu faz. Preformy ceramiczne (Al2O3) do infiltracji roztopionymi metalami wytworzono nową metodą otrzymywania wysokoporowatej ceramiki, którą jest żelowanie spienionej zawiesiny (ang. gelcasting of foams). Preformy ceramiczne o budowie piany o porowatości w zakresie 60-90 % charakteryzowano pod względem wytrzymałości mechanicznej i przepuszczalności fazy ciekłej. Wytrzymałość mechaniczna i przepuszczalność fazy ciekłej określają przydatność ceramiki porowatej do procesu infiltracji ciśnieniowej roztopionymi metalami. W procesie infiltracji ciśnieniowej stopu AlCu5 do pianek Al2O3 o porowatości 88 % uzyskano kompozyty metalowo-ceramiczne o strukturze infiltrowanej charakteryzujące się pełnym wypełnieniem sferycznych makroporów preformy ceramicznej przez metal i dobrym przyleganiem na granicy faz ceramika-metal.

EN

In order to enhance the useful properties of metals in aerospace applications the replacement of these materials by metal matrix composites is used. Traditionally, most work in this sector has focused on particle- or fiber reinforced composites where the ceramic phase is not continuous. This work presents aluminium alloy-alumina (AlCu5/Al2O3) composites, where both phases are interpenetrating throughout the microstructure. Ceramic preforms were produced by a new method of manufacturing of porous ceramics known as gelcasting of foams. The obtained ceramics foams with porosity in the range 60-90 % were characterized in terms of the mechanical compression and flexural strengths and water permeability. A balance between flow resistance and mechanical strength has to be found and preforms with porosity of 88 % have chosen for metal infiltration. A direct pressure infiltration process (3 MPa) was used to infiltrate the preforms with AlCu alloy resulting in an interpenetrating microstructure.

8

Ceramika porowata do infiltracji metalami wytwarzana metodą żelowania spienionej zawiesiny

Potoczek M., Myalski J., Śleziona J., Śliwa R. E.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 6

536-539

PL

Kompozyty metalowo-ceramiczne o strukturze infiltrowanej charakteryzują się unikalną przestrzenną strukturą wzajemnie przenikających się szkieletów fazy metalowej i fazy ceramicznej. Praktycznie jedynym sposobem wytwa-rzania tego typu kompozytów jest infiltracja roztopionego metalu do poro-watej kształtki ceramicznej zwanej preforO. W niniejszej pracy zastosowa-no preformy z ceramiki korundowej (a-Al23) o budowie piany, wytworzone nową metodą otrzymywania ceramiki porowatej, którą jest żelowanie spie-nionej zawiesiny (ang. gelcasting offoams). Metoda żelowania spienio-nej zawiesiny umożliwia wytwarzanie ceramiki o porowatości w zakresie 60+95%. Jej zaletą jest wyższa wytrzymałość mechaniczna w porównaniu z wytrzymałością wysokoporowatej ceramiki otrzymywanej dotychczas najpopularniejszą techniką, którą jest osadzenie ceramicznej masy lejnej na spienionym podłożu polimerowym (ang. polymeric sponge method). Po procesie spiekania (1550°C, 2 h), preformy korundowe przeznaczo-ne do infiltracji ciekłym metalem charakteryzowały się występowaniem sferycznych makroporów (komórek piany) o średnicy modalnej 450 um, połączonych ze sobą okienkami na ściankach komórek piany o średnicy mo-dalnej 122 um. Gęstość pozorna porowatych kształtek korundowych wyno-siła 0,468 g/cm3, a porowatość całkowita 88%. Udział porów zamkniętych wynosił mniej niż 1%. Wytrzymałość mechaniczna na ściskanie porowatych kształtek korundowych wynosiła 5,1 MPa, a wytrzymałość na zginanie 3,5 MPa. Obecność okienek na ściankach komórek piany powodowała, że preformy charakteryzowały się wysoką przepuszczalnością fazy ciekłej rów-ną 2-10-10 m2. W procesie infiltracji ciśnieniowej stopu AlCu5 do porowatych kształtek korundowych uzyskano kompozyty metalowo-ceramiczne o strukturze in-filtrowanej, charakteryzujące się pełnym wypełnieniem sferycznych makro-porów preformy ceramicznej przez metal i dobrym przyleganiem na granicy faz ceramika-metal.

EN

Morę recently, interesthas arosen in composites where both phases are conti-nuous, resulting in an interpenetrating microstructure. One method to achive such a microstructure is the infiltration of a molten metal into a porous ce-ramic body colled a preform. In order to obtain the porous alumina materiał (a-Al2O3) a new method of manufacturing of porous ceramics known as "gel-casting of foams" was applied. In Table 1 the results of apparent density, % of theoretical density, open and total porosity of alumina foams are presen-ted. Figurę 1 presents SEM observations of alumina foams. The alumina fo-ams were typically composed of aproximately spherical cells interconnected by circual windows. Figure 2 is the comparison of the associations among spherical pores for the cellular ceramics obtained by two different techniques: (a) gelcasting of foams, and (b) polymeric sponge method. The presence of densified struts is the main microstructure difference between the gel-casting technique and the polymeric sponge method. Figure 3 is the inter-po-re connection (window) size distribution of the alumina gelcast foam, while Figure 4 is the spherical pore (celi) size distribution. The mode window diameter was found to be 122 (im, while the modę celi diameter was 450 (im. In Table 2 the results of water permeability measurements as well as the results of compressive and fluxural strengths of alumina foams are presented. The data in Table 2 show that the alumina foam ensures high mechanical strength and high permeability The gelcast alumina foams were used as preforms for AlCu5 alloy infiltration by pressure technique. Figure 5 shows the microstructure of the AlCu5/ A12O3 interpenetrating composite obtained by pressure infiltration of metal into porous A12O3 preform. Macropores in the alumina preform were com-pletely filled by metal.

9

Usuwanie zanieczyszczeń organicznych z drobno zdyspergowanych emulsji wodnych z wykorzystaniem ceramicznych tworzyw porowatych

Sokołowski J., Szafran M., Perkowski K., Pietrzak A.

Materiały Ceramiczne

|

2008

|

T. 60, nr 4

221-224

PL

Kontynuując badania nad usuwaniem zanieczyszczeń organicznych z drobno zdyspergowanych emulsji wodnych z wykorzystaniem ceramicznych tworzyw porowatych prowadzono pomiary stopnia zatężenia fazy olejowej w permeacie na dyskach ceramicznych o grubościach 10 i 17 mm, wykonanych z piasku kwarcowego o uziamieniu 0,4-0,8 mm. Najwyższy, 31-krotny stopień zatężenia fazy olejowej uzyskano na dyskach o grubości 17 mm, przy ciśnieniu w układzie wynoszącym 0,15 MPa oraz przy pulsacyjnym wspomaganiu biegu procesu drganiami ultradźwiękowymi o częstotliwości fali 40 kHz i mocy 200 W. Przedstawiono też pierwsze wyniki pomiarów stopnia zatężenia fazy olejowej w permeacie gdy proces był wspomagany drganiami o częstotliwościach 30 i 50 kHz oraz gdy dyski były hydrofobizowane związkami organofunkcyjnymi (silanami) o 8, 16 lub 18 atomach węgla w łańcuchu.

EN

In continuation of our studies on removal of organic impurities from finely dispersed aqueous emulsions by means of porous ceramic materials tests were carried out on determination of the degree of concentration of the oil phase in the permeate using ceramic discs of a thickness of 10 mm and 17 mm prepared from quartz sand of granulation 0,4-0,8 mm. The highest, 31-fold concentration of oil phase was obtained on the 17 mm discs at a pressure of 0.14 MPa using pulsation enhancement of the process by means of ultrasound vibrations of 40 kHz frequency and 200 W power. Primary results have also been given of measurement of oil phase concentration in the permeate under conditions of process enhancement with 30 and 50 kHz vibrations and with disc hydrophobization with silicoorganic (silane) compounds containing 8, 16 or 18 carbon atoms in the chain.

10

Mikrostrukturalne uwarunkowania wytrzymałości na ściskanie infiltrowanych kompozytów ceramiczno-elastomerowych

Babski K., Boczkowska A., Szafran M., Kurzydłowski K. J.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 3

285-290

PL

Przedstawiono wybrane właściwości mechaniczne kompozytów ceramiczno-elastomerowych wyznaczone podczas ściskania. Badane kompozyty wytwarzane były w procesie infiltracji porowatej ceramiki SiO2 elastomerem poliuretanowym. Do wytwarzania kompozytów wykorzystano trzy typy ceramiki porowatej o różnej wielkości porów, dzięki czemu uzyskano kompozyty różniące się mikrostrukturą oraz właściwościami mechanicznymi. W badaniach zastosowano dwie prędkości ściskania i opisano wpływ szybkości odkształcania na właściwości badanych kompozytów. W pracy wskazano charakterystyczne etapy ściskania badanych kompozytów oraz podjęto próbę ich interpretacji w powiązaniu z opisem etapów niszczenia mikrostruktury. Stwierdzono, że właściwości kompozytów pod obciążeniami ściskającymi są silnie zależne zarówno od typu mikrostruktury, jak i od szybkości odkształcania, a wyznaczone wartości energii pochłanianej przez kompozyty mogą być porównywane z danymi dla materiałów wykorzystywanych na szok-absorbery opisywane w literaturze.

EN

The present work concerns mechanical properties of ceramic-elastomer composites under compressive loads. The ceramic-elastomer composite investigated here have a microstructure of percolated phases. Such composites exhibit high initial strength and stiffness with the ability to sustain large deformations due to combining the ceramic stiffness and rubbery elasticity of elastomer. The microscopic observations reveal that the pores of matrix are fully filled with the elastomer. The porous ceramic matrix was sintered from SiO2 powders with controlled particles diameter. Since the stress-strain curve in compression for composites has a nonlinear characteristic, specific loading stages can be identified during straining. These stages are related to the type of the microstructure damage. The recognized stages are: I - elastic region, II - stable non localized microcracking, III - localized microcracking, IV - microcracking, fragmentation and straining of the elastomer. The observed plateau stress at large deformations implies that such composites can be used as a strain energy absorber. The mechanical properties in compression test were estimated in terms of: maximum compressive strength (initial maximum peak force), apparent modulus of elasticity (linear part of the stress-strain curve), the flow stress at 25% of strain. The absorbed energy was calculated as the area beneath the loading-unloading stress-strain curve. The compression tests reveal a significant difference in mechanical properties depending on composite microstructure and straining rate. It was found that the maximum compressive strength, relative modulus of elasticity and stresses at plateau region depends mainly on composite microstructure. The straining rate has a significant effect on relative modulus of elasticity and partly affects the maximum compressive strength and stresses at plateau region. It was found that ceramic-elastomer composites effectively absorb the energy at comparable value and have stress-strain characteristic similar to some aluminium foams or energy absorbing structures. In order to evaluate the complex usability of the composites as a potential shock absorbing material, the composites are currently investigated at higher straining rates.

11

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.

12

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.

13

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.

14

Reaction bonded X-sialon-mullite ceramics - the influence of attrition milling on nitridation.

Sopicka-Lizer M., Winiarska-Uhlig K., Włodek T., Bracisewicz M., Bourdin E., Duhoux B.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 5

861-864

EN

A mixture of kaolin, corundum and silicon has been chosen in order to produce X-sialon-mullite ceramics. Similarity of the both physical and chemical properties, abundance of raw materials and simplicity of the reaction bonding process are attractive features of that material. The oxide-nitride ceramic was produced by simultaneous nitridation and sintering at 1400 degrees centigrade of the mixture prepared by concurrent milling in an attritor. The influence of the time of milling on nitridation and phase composition has been tested. It has been found that specimens were not fully reacted and some amount of elemental silicon was present in the center of the specimens if the shorter time of milling or/and nitridation was applied. The time of milling changed significantly the rate of nitridation and phase composition of the resulted product. The higher X-phase yield was observed if the longer time of milling was applied. In contrary, the longer time of nitridation of the shorter milled batches favored O'-sialon formation.

PL

Przedmiotem badań było otrzymywanie ceramiki sialonowo-mulitowej z mieszaniny kaolinu, elektrokorundu i krzemu. Atrakcyjność takiego materiału wynika z podobieństwa własności mulitu i sialonu X, prostoty reakcyjnego spiekania i powszechnej dostępności wyjściowych materiałów. Ceramika tlenkowo-azotkowa była otrzymywana drogą równoczesnego azotowania i spiekania w temperaturze 1400 stopni Celsjusza masy przygotowanej w atrytorze. Badano wpływ czasu mielenia na efekty azotowania i skład fazowy. W wyniku badań stwierdzono, że krótszy czas mielenia lub azotowania prowadził do niepełnego przereagowania próbek, w których stwierdzono obecność Si. Czas mielenia masy wpływał na szybkość późniejszego azotowania jak i ostateczny skład fazowy. Wydłużanie czasu mielenia prowadziło do powstania większej ilości fazy X, podczas gdy przedłużanie czasu azotowania krócej przemielanych próbek powodowało powstawanie większej ilości sialonu O'.