Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ zawartości grafitu na właściwości mechaniczne warstw hybrydowych Ni-P/Si3N4/grafit osadzonych na stopie AW-7075 metodą redukcji chemicznej

Czapczyk Kazimierz

Przemysł Chemiczny

|

2024

|

T. 103, nr 1

86--92

PL

Przedstawiono wpływ obecności grafitu jako fazy dyspersyjnej na właściwości mechaniczne warstw hybrydowych Ni-P/Si₃N₄/grafit, które osadzono metodą redukcji chemicznej na stopie glinu AW-7075. Wykonano badania morfologii powierzchni warstw metodą mikroskopii świetlnej i skaningowej. Dalszą część pracy stanowiły badania mechaniczne, czyli pomiary mikrotwardości warstw oraz ich adhezji do aluminiowego podłoża, a także analizy wpływu obecności grafitu na podstawowe właściwości materiału powłokowego. Zbadano próbki ze stopu AW-7075, na których osadzono metodą bezprądową powłoki hybrydowe i porównawczo nanokompozytowe o różnym składzie chemicznym, modyfikowanym zawartością faz dyspersyjnych.

EN

The mech. and adhesive properties of Ni-P/Si₃N₄ and Ni-P/Si₃N₄/graphite coatings deposited using the electroless method on the AW-7075 Al alloy were compared. Coatings with different chem. compns., modified by the content of dispersion phases (Si₃N₄ and graphite), were used. Microhardness and adhesion of the layers to the Al substrate were measured. The impact of the presence of graphite on the basic properties of the coating material was analyzed. The surface morphol. of the layers was examined using light microscopy and SEM. The incorporation of Si₃N₄ and graphite into the coating material resulted in a several-fold increase in the microhardness of the surface layer compared to the Al alloy.

2

Structural, morphological and photoluminescent properties of Nd-coated silicon nanostructures

Mefoued Amine, Mahmoudi Bedra, Benrekaa Nasser, Tiour Faiza, Menari Hamid, Naitbouda Abdelyamine, Manseri Amar, Brik Afaf, Mezghiche Salah, Debbab Moustafa

Opto-Electronics Review

|

2023

|

Vol. 31, No. 1

art. no. e145096

EN

The structural, morphological and photoluminescent properties of thermally evaporated neodymium oxide (Nd₂O₃) thin films deposited onto nanostructured silicon (Si-ns) are reported. Si-ns embedded in silicon nitride (SiN) thin films are prepared by plasma-enhanced chemical vapour deposition (PECVD). SiN and Nd₂O₃ thin films uniformity and Si-ns formation are confirmed by atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). The presence of neodymium (Nd), silicon (Si), oxygen (O), and phosphorus (P) is investigated by energy-dispersive spectroscopy (EDS) and secondary ion mass spectrometry (SIMS). Post-annealing SIMS profile indicates an improvement of the homogeneity of activated P distribution in Si bulk. The X-ray diffraction (XRD) combined with Raman spectroscopy and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) have been employed to determine amorphous silicon (a-Si), crystalline silicon (c-Si), Nd₂O₃ and SiN phases present in the Nd₂O₃-SiN bilayers with their corresponding chemical bonds. After annealing, a Raman shift toward lower wavenumbers is recorded for the Si peak. XPS data reveal the formation of Nd₂O₃ thin films with Nd-O bonding incorporating trivalent Nd ions (Nd3+). Strong room-temperature photoluminescence is recorded in the visible light range from the Si-ns. Nd-related photoluminescent emission in the near infrared (NIR) range is observed at wavelengths of 1025-1031 nm and 1083 nm, and hence is expected to improve light harvesting of Si-based photovoltaic devices.

3

Thermodynamic analysis of hybrid ceramic bearings with metal inner rings

Sun Jian, Zhang Gungxiang, Tian Junxing, Zhu Yusheng

Archives of Thermodynamics

|

2023

|

Vol. 44, no 3

83--98

EN

For the sake of exploring the thermodynamic characteristics of hybrid ceramic bearings with metal inner rings in the application process, we established the mathematical model of bearings with metal inner rings based on the thermodynamics of bearings. The heat of the bearings, inner and outer raceway, and the deformation of bearings were calculated by the thermodynamic model. We used the bearing life testing machine to test the bearing load and speed. The consequences indicate that the temperature stability time of a hybrid ceramic bearing with the metal inner ring is about 6 hours after loading, and its temperature is about 1–2◦C higher than that of a metal bearing. Under the condition of a certain speed, the stable temperature of bearing operation improves with the enlargement of the load. Under the condition of a certain load, the bearing temperature also improves with the enlargement of bearing speed. The overall temperature trend of the bearing outer ring is unanimous with the overall temperature value calculated by the model. The maximum error is between 2.2 and 2.4◦C. The thermodynamic analysis of hybrid bearings with metal inner rings is conducive to a better study of the effect of bearing material characteristics on bearing performance.

4

Wpływ tlenków itru i glinu jako dodatków do spiekania na ablację laserową azotku krzemu

Cieśla Natalia, Rutkowski Paweł, Kata Dariusz, Zientara Dariusz, Ziąbka Magdalena

Materiały Ceramiczne

|

2021

|

T. 73, nr 2

71--81

PL

Praca dotyczy badań nad laserową obróbką ubytkową w trybie pracy ciągłej materiału polikrystalicznego z azotku krzemu z dodatkiem 5% i 10% wagowych tlenków itru i tlenku. Materiały otrzymano metodą prasowania na gorąco w 1750 °C. Scharakteryzowano je pod kątem zagęszczenia, składu fazowego, mikrostruktury oraz właściwości cieplnych. Spieki wykazywały różny skład, stopień zagęszczenia, a co za tym idzie różną dyfuzyjność cieplną i przewodność. Polikryształy poddano obróbce laserowej przy użyciu lasera światłowodowego domieszkowanego iterbem o długości 1064 nm. Do obróbki wykorzystano 40-mikronową plankę wiązki, prędkość procesu 1 mm/s i moc 40 W. Badano szerokość i głębokość cięcia laserowego oraz strefę wpływu ciepła. Na podstawie charakterystyki materiału przeanalizowano wpływ dodatków tlenkowych poprawiających spiekanie na obróbkę laserową azotku krzemu.

EN

The work concerns research on continuous work laser subtractive processing of silicon nitride polycrystalline material with 5% and 10% by weight of yttria and alumina additions. The materials were obtained by hot-pressing method at 1750 °C. They were characterized in terms of densification, phase composition, microstructure, and thermal properties. The sinters showed various composition, degree of densification and resulting it different thermal diffusivity and conductivity. The polycrystals were laser treated using a 1064 nm ytterbium doped fibre laser. The 40 microns beam spot, 1 mm/s process speed and a power of 40 W were used for processing purposes. The width and depth of the laser cutting as well as heat influenced zone were investigated. The influence of oxides sintering additives on the laser processing of silicon nitride was analysed basing on the material characterization.

5

Silicon nitride/carbon nanotube composites: preparation and characterization

Mikuśkiewicz Marta

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 5

art. no. e138234

EN

This paper investigates the preparation of silicon nitride composites with multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). Samples containing 1–10 wt% MWCNTs were ultrasonically processed in non-aqueous suspensions, dried, pressed, and then subjected to non-pressure sintering at 1600 °C for 2 h. The preliminary results showed that the mixture of activated silicon nitride and covered MWCNTs could be sintered. The porosity of the obtained samples ranged from 0.27 to 36.94 vol.%. The microstructure was observed by scanning electron microscopy (SEM), and the mechanical properties (hardness and fracture toughness) were also determined. Good hardness values were obtained for samples prepared by sintering the mechanically activated precursor under a flowing nitrogen atmosphere using the lowest fraction of CNTs. Residual activator reduced the densification of the composites.

6

Investigation and post-mortem analysis of silicon carbide refractory materials used in municipal waste incineration grate furnaces

Pilate Pascal, Abdelouhab Sandra

Materiały Ceramiczne

|

2020

|

T. 72, nr 1

16--32

EN

Four municipal waste incineration plants were visited in Belgium. Facilities mainly consist of grate furnaces. During stopping for maintenance, in situ observations were mainly realized in two plants, refractory and slag samples were collected. These samples were observed and analysed in laboratory: ICP chemical analysis, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, EDS analysis, thermo-optical analysis. Three mechanisms of degradation were identified. Their appearance mainly depends on the location in the furnace. On site observation and laboratory investigations allow to understand and to model the degradation mechanisms of materials versus composition, temperature, and their locations in the furnaces.

PL

Odwiedzono cztery belgijskie spalarnie odpadów komunalnych. Obiekty składają się głównie z pieców rusztowych. Podczas postoju z powodu konserwacji w dwóch zakładach przeprowadzono głównie obserwacje in situ i pobrano próbki materiałów ogniotrwałych i żużla. Próbki te obserwowano i analizowano w laboratorium: analiza chemiczna ICP, dyfrakcja rentgenowska, skaningowa mikroskopia elektronowa, analiza EDS, analiza termooptyczna. Zidentyfikowano trzy mechanizmy degradacji. Ich występowanie zależy głównie od lokalizacji w piecu. Obserwacje na miejscu i badania laboratoryjne pozwalają zrozumieć i modelować mechanizmy degradacji materiałów w zależności od składu, temperatury i ich lokalizacji w piecach.

7

The Effect of Sintering Time on Wear Resistance of Silicon Nitride

Gábrišová Zuzana, Brusilová Alena, Švec Pavol

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

Vol. 14, no 2

145--154

EN

The effect of sintering time on the chosen mechanical and tribological properties of silicon nitride (Si3N4) with 5 wt.% of yttrium aluminium garnet (Y3Al5O12) ceramics was investigated. The Si3N4 ceramics sintered for shorter time contained a larger portion of untransformed a-Si3N4 phase which has higher hardness compared to the tougher β-Si3N4 phase. The fracture toughness of Si3N4 ceramics increased with the prolongation of its sintering time. The microcutting wear mechanisms predominated during the grinding of the Si3N4 ceramics with the Al2O3 abrasives. The hardness of ceramic material had a great effect on its wear resistance. The wear of ceramics at friction with 18Cr-8Ni type of austenitic stainless steels was several times higher compared to friction with 14Cr type of ferritic stainless steel. Under these conditions, the microcracking wear mechanisms predominated.

8

Effect of Mechanical Properties on Wear Resistance of Si3 N4 – SiC Ceramic Composite

Gábrišová Zuzana, Švec Pavol, Brusilová Alena

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

Vol. 14, no 4

156--167

EN

The effect of mechanical properties on wear resistance of Si3 N4 – SiC composite materials with different portions of SiC strengthening phase was investigated. Properties of monolithic silicon nitride were compared to ceramic composites consisting of Si3 N4 matrix with 10 and 20 vol.% SiC. The SiC strengthening phase had a positive effect on the hardness of Si3 N4 – SiC ceramic composite materials. Wear resistance of tested ceramic materials was mainly influenced by their fracture toughness. The highest wear resistance value was achieved for material with the highest fracture toughness. Worn surfaces of all experimental ceramic materials were damaged by both microcutting and microcracking mechanism. Microcracking was the predominant wear mechanism mainly at ceramic composites. The wear resistance of SiC-Si3 N4 ceramic composites can be described by the model W ~ HV/KIC.

9

SiN/SiO2 passivation stack of n-type silicon surface

El Amrani A., Si-Kaddour R., Maoudj M., Nasraoui C.

Materials Science Poland

|

2019

|

Vol. 37, No. 3

482--487

EN

The SiN/SiO2 stack is widely used to passivate the surface of n-type monocrystalline silicon solar cells. In this work, we have undertaken a study to compare the stack layer obtained with SiO2 grown by both rapid thermal and chemical ways to passivate n-type monocrystalline silicon surface. By varying the plateau time and the plateau temperature of the rapid thermal oxidation, we determined the parameters to grow 10 nm thick oxide. Two-step nitric acid oxidation was used to grow 2 nm thick silicon oxide. Silicon nitride films with three refractive indices were used to produce the SiN/SiO2 stack. Regarding this parameter, the minority carrier lifetime measured by means of QSSPC revealed that the refractive index of 1.9 ensured the best passivation quality of silicon wafer surface. We also found that stacks with nitric acid oxidation showed definitely the best passivation quality. In addition to produce the most efficient passivation, this technique has the lowest thermal budget.

10

Mechanical properties of Si3N4 – graphene composites sintered by SPS method

Klimczyk P., Jaworska L., Cygan S., Morgiel J., Major Ł., Olszyna A.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 4

235--239

EN

Silicon nitride powder with a small addition of magnesium oxide and yttria stabilized tetragonal zirconia fine particles was used as a starting material. Multilayer graphene nanoplatelets were used as filler for silicon nitride based composites. Graphene content in the mixtures was 0‒2 wt. %. The composites were obtained by the Spark Plasma Sintering method at 1650°C under 35 MPa of uniaxial pressure. Separation of the agglomerated graphene platelets in the matrix was observed for these materials. Insufficient dispersity of graphene slightly decreased the mechanical properties of Si3N4 ceramics. The SEM and TEM microstructural analysis of sintered materials show that the applied pressure during the sintering process leads to the orientation of the graphene phase and in consequence causes anisotropy of properties. The differences of friction coefficients were examined with the Ball-on-Disc method for the two directions (parallel and perpendicular to the pressing axis). Also the specific wear rate of the ball for the direction parallel to pressing axis differ significantly in comparison to the wear for the direction perpendicular to the pressing direction.

11

Metody instrumentalne w analizie materiałów zawierających węglik krzemu, azotek krzemu oraz tlenoazotki krzemu

Gerle A., Stec K., Burdyl M.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2017

|

R. 10, nr 28

29--37

PL

W pracy zaprezentowano wyniki oznaczania zawartości węgla całkowitego oraz węgla wolnego w materiałach zawierających węglik krzemu, azotek krzemu i tlenoazotki krzemu. Otrzymane zawartości C wykorzystywano do oznaczenia zawartości SiC w badanych materiałach. Prezentowana metoda oznaczania SiC jest dużo szybsza od klasycznych metod analitycznych. Otrzymane wartości stężenia SiC porównywano z danymi z certyfikatów oraz z wynikami otrzymanymi metodą klasyczną. Poprawność stosowanej metody oznaczania zawartości SiC została potwierdzona. W celu oznaczenia zawartości pierwiastków cięższych od fluoru zastosowano metodę fluorescencji rentgenowskiej. Przedstawiono wyniki uzyskane dla certyfikowanych materiałów odniesienia.

EN

The results of total and free carbon determination in materials containing silicon carbide, silicon nitride and silicon oxynitrides have been presented. This method of SiC determination is much faster than the classical analytical method. The obtained C contents were used to determine SiC concentration in the examined materials. These concentrations were compared with certified values and concentrations obtained by the classical analytical method. The correctness of the method used to determine SiC content was proved. To determine the total concentrations of elements heavier than fluorine, X-ray fluorescence was used. The results obtained for certified reference materials have been presented.

12

Mechanical properties of hot-pressed Si3N4-TiN grain composites

Dubiel A.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

494--495

PL

W pracy zbadano właściwości mechaniczne kompozytów ziarnistych Si3N4-TiN otrzymywanych metodą prasowania na gorąco z komercyjnych proszków. Drobnoziarnisty azotek tytanu był homogenicznie rozmieszczony w mikrostrukturze spieków. Zaobserwowano poprawę wytrzymałości na zginanie materiałów. Odporność na kruche pękanie kompozytów nie uległa poprawie.

EN

Dense Si3N4-TiN composites were prepared from commercial powders using hot pressing method. Titanium nitride grains were homogenously distributed in material’s microstructure. Flexural strength of materials increased with TiN amount and reached 880 MPa. Fracture toughness of materials varied between 7 and 8 MPa m0,5.

13

The analisys of the influence of cooling rate during laser alloying with silicon nitride on surface layer state of cast iron machine parts

Paczkowska M.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2015

|

Vol. 60, nr 1

74--79

EN

The aim of this was to evaluate influence of different heat treatment conditions on microstructure and hardness of surface layer of cast iron elements. The molecular CO2 laser with 2600W output power and TEM01 mode was used to perform surface modification. An optical and scanning microscopes, Auger electron spectroscope, X-ray diffractometer, EDS microanalyser and hardness Vickers tester were used to assess the result of the surface modification. The research showed, that it is possible to modify the surface layer of cast iron by laser alloying with silicon nitride. After laser alloying it is possible to achieve the alloyed zone (containing nitrogen and silicon) with uniform, fine, dendritic microstructure similar to the hardened white cast iron. Microstructure of alloyed zone as well as its size depended on laser heat treatment parameters. In case of alloyed zones formed with higher laser power density and its smaller interaction time (which generate higher cooling rates) it was noted higher amount of undiluted graphite and new-formed phases like Fe1,94C0,055, FeN0,032, FeN0,076, FeSi, Fe2Si. In case of alloyed zone formed with higher cooling rate alloyed zone microstructure was finer and more homogenous. The average hardness of alloyed zone with silicon nitride was 5-times higher than matrix of the bulk material. Improved hardness of surface layer of cast iron by laser alloying with silicon nitride should favor better wear resistance of machine part cast iron treated in this way.

PL

Celem badań była ocena wpływu różnych warunków laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę i twardość warstwy wierzchniej elementów żeliwnych. Do modyfikacji powierzchniowej wykorzystano laser molekularny CO2 o pracy ciągłej firmy Trumpf, o maksymalnej mocy 2600W i modzie TEM01. Oceny przeprowadzonej modyfikacji dokonano za pomocą mikroskopu optycznego, skaningowego, spektroskopu elektronów Auger, mikroanalizy rentgenowskie oraz dyfrakcji rentgenowskiej, a także mikrotwardościomierza metodą Vickersa. Badania wykazały, że istnieje możliwość modyfikacji warstwy wierzchniej żeliwa za pomocą stopowania laserowego żeliw azotkiem krzemu. Po stopowaniu laserowym można uzyskać strefę stopowaną (zwierającą azot i krzem) o jednorodnej, drobnej, dendrytycznej mikrostrukturze, o charakterze zbliżonym do zahartowanego żeliwa białego. Mikrostruktura strefy stopowanej, jak i jej rozmiar zależały od zastosowanych parametrów laserowej obróbki cieplnej. W strefach powstałych z zastosowaniem większej gęstości mocy i krótszego czasu oddziaływania, generujących większą prędkość chłodzenia na materiał odnotowano większą zawartość nie rozpuszczonego grafitu, a także większą zawartość nowopowstałych faz jak: Fe1,94C0,055, FeN0,032, FeN0,076, FeSi, Fe2Si. W przypadku stref uzyskanych z większą prędkością chłodzenia odnotowano większe rozdrobnienie i ujednorodnienie mikrostruktury. Średnia twardość stref stopowanych azotkiem krzemu była około 5-krotnie większa od twardości osnowy rdzenia. Zwiększenie twardości warstwy wierzchniej żeliw przez stopowanie laserowe azotkiem krzemu powinno sprzyjać zwiększeniu odporności na zużywanie obrobionych w ten sposób żeliwnych części maszyn.

14

Investigation of silicon nitride and DLC thin films hardness deposited with RF PECVD method

Dominik M., Śmietana M., Król K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2015

|

Vol. 56, nr 11

35-38

EN

This paper presents the results of nanohardness measurements of silicon nitride (SiNx) and two types of diamond-like carbon films (DLC) deposited by radio-frequency plasma enhanced chemical vapor deposition (RF PECVD) method. In order to accurately determine hardness of SiNx and DLC films two approximation methods have been applied, where first includes an effect of the substrate (layer/substrate system), and the second takes into account an additional silicon dioxide (SiO2) interlayer (layer/SiO2/substrate system). In this work thickness and roughness of the films has also been investigated. The study has shown that the DLC films are slightly harder than SiNx films.

PL

Praca ta dotyczy badań twardości warstw azotku krzemu (SiNx) oraz warstw diamentopodobnych (DLC, ang, diamond-like carbon films) osadzanych metodą chemicznego osadzania z fazy lotnej wspomaganego plazmą. W celu dokładnego wyznaczenia twardości warstw SiNx i DLC zastosowano dwa rodzaje metod aproksymacji wyników pomiarów metodą nanoindentacji. Pierwsza z nich uwzględniała jedynie wpływ podłoża (warstwa/podłoże) natomiast w drugiej metodzie uwzględniono także wpływ dodatkowej warstwy SiO2 (tlenku krzemu) (warstwa/SiO2/podłoże). W niniejszej pracy badane były również grubość oraz chropowatość warstw. Badania wykazały, że warstwy DLC są nieco twardsze od warstw SiNx.

15

The influence of residual stress in selected non-oxide ceramics composites on their wear resistance in different environments

Pędzich Z., Grabowski G., Saferna I., Ziąbka M., Gubernat A., Kot M.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 4

203--208

EN

The application of structural non-oxide ceramics is at present a common trend in machines and the construction of mechanical devices. Dense ceramic sinters made of silicon carbide or silicon nitride very often replace metallic parts. The advantages of ceramics are especially evident when they work as parts of machinery exposed to the action of loose and hard particles. The paper compares the abrasive wear susceptibility of both the mentioned phases and two particulate composites made on SiC and Si3N4 matrices. Two types of tests were performed. The Dry Sand Test, which indicates the wear susceptibility of the material to wear during the abrasive action of hard particles without any lubricant, was the first one. The Miller Test was the second. This test examined the wear of materials during the action of hard particles in a wet environment (pulp). In both tests the same abrasive, silicon carbide powder, was used.

PL

Zastosowanie ceramiki nietlenkowej jest obecnie powszechnym trendem w konstruowaniu części maszyn i urządzeń. Gęste spieki z węglika krzemu i azotku krzemu bardzo często zastępują części metaliczne. Zalety materiałów ceramicznych są wyraźnie widoczne wówczas, gdy części maszyn są narażone na działanie luźnych, twardych cząstek. Prezentowany artykuł porównuje podatność na zużycie ścierne obu wymienionych faz, a także kompozytów na ich osnowach. Wykonano dwa rodzaje testów zużycia. Pierwszy to tzw. Dry Sand Test, który mierzy podatność na zużycie ścierne luźnym ścierniwem, w warunkach suchych, bez smarowania. Drugim testem był tzw. test Millera, który pozwala uzyskać informacje na temat zużywania się materiałów podczas działania luźnych, twardych cząstek w środowisku mokrej pulpy, tj. gęstej zawiesiny. W obu testach użyto tych samych ziaren ściernych, gruboziarnistego węglika krzemu.

16

Właściwości mechaniczne azotku krzemu (Si3N4) spiekanego w warunkach ciśnienia izostatycznego oraz spiekanego swobodnie – analiza porównawcza

Oziębło A., Perkowski K., Witosławska I., Gizowska M., Osuchowski M., Witek A.

Szkło i Ceramika

|

2014

|

R. 65, nr 1

13--16

PL

W pracy zbadano wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów otrzymanych z komercyjnie dostępnego azotku krzemu (Si3N4). Próbki azotkowe formowane metodą prasowania izostatycznego spiekano swobodnie w atmosferze azotu, następnie część próbek została poddana spiekaniu w warunkach ciśnienia izostatycznego (HIP). Dla obu serii próbek, różniących się procesem spiekania określono: gęstość pozorną, wytrzymałość na zginanie, twardość oraz krytyczny współczynnik intensywności naprężeń. Na podstawie otrzymanych wyników badań przeprowadzono analizę porównawczą materiałów uzyskanych w różnych procesach technologicznych i określono wpływ rodzaju spiekania na właściwości materiału.

EN

In the presented paper mechanical properties of silicon nitride (Si3N4) material were studied. Silicon nitride samples were obtained from commercially available powder. Two paths of ceramic manufacturing were applied to obtain fully densified bodies. All of the samples were sintered in nitrogen in atmospheric pressure. Part of the samples were additionally subjected to Hot Isostatic Pressing (HIP). Apparent density, bending strength, Vickers hardness and fracture toughness were measured for the two set of samples, which differed in preparation path. The results were analyzed in order to estimate the influence of pressure assisted post-sintering (HIP process) on the microstructure and mechanical properties of silicon nitride material.

17

Warstwy TiN-Si3N4 nanoszone na tkaniny ochronne techniką magnetronową

Mania R., Marszałek K., Morgiel J., Wolański R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 2

19-22

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad nanoszeniem i własnościami warstw ceramicznych TiN- Si3N4 na tkaninach technicznych. Do nanoszenia warstw użyto impulsowego rozpylania magnetronowego średniej częstotliwości (MF). Tarcze wykonano ze spieków tytanowo-krzemowych zawierających do 10% at. krzemu. Spieki otrzymano techniką prasowania na gorąco. Naniesione cienkie warstwy zawierały azotek tytanu oraz azotek krzemu. Przeprowadzone badania przy użyciu mikroskopu elektronowego Philips CM20 potwierdziły nanokrystaliczno-amorficzną strukturę warstw. Przebadano dwa rodzaje tkanin technicznych firmy DuPont tj. nomex i kevlar, metodą termograficzną. Wykonano badania odporności uzyskanych pokryć na tkaninach. Stwierdzono, że pokrycie tkanin warstwami ceramicznymi TiN- Si3N4 zdecydowanie zwiększa odporność tych tkanin na strumień energii cieplnej.

EN

The paper presents the investigations of ceramic films deposition on textiles. Pulsed medium frequency (MF) sputtering was used to deposit the TiN- Si3N4 films. Targets were obtained from the titanium-silicon sinters containing up to10at.% of the silicon. The sinters were prepared by the hot pressing technique. Titanium nitride and silicon nitride were detected in the sputtered thin films. The amorphous-nanocrystalline films structure was confirmed with use of the electron microscope Philips CM20. The thermal resistance investigation of these films on textiles such as DuPont Kevlar and Nomex, was performed using thermographic method. It was found that the ceramic films greatly increase the textiles resistance to a heat flux.

18

Crack growth and splitting failure of silicon nitride ceramic balls (3/16”) under cyclic pressure loads

Kida K., Santos E.C., Koga J.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2011

|

z. 99

27-29

19

The selection of phase composition of silicon nitride ceramics for shaping with the use of EDM machining

Putyra P., Laszkiewicz-Łukasik J., Wyżga P., Podsiadło M., Smuk B.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2011

|

Vol. 48, nr 1

35--40

EN

Purpose: The purpose of this study is the selection of phase composition of Si3N4 matrix ceramics with the addition of conducting phases so as to make shaping of those materials possible by means of electro discharge machining (EDM). Silicon nitride matrix materials with the addition of oxide phases (Al2O3, MgO, ZrO2) and conducting phases (TiB2, TiN) were sintered by the method of SPS (Spark Plasma Sintering). Additionally the effect of oxide phases on silicon nitride sintering capacity, the value of electric resistance of nitride ceramics depending on the addition of a conducting phase and the effect of sintering parameters on selected features of produced materials were determined. Design/methodology/approach: Materials were sintered with the use of a SPS device marked with FCT-HP D 5. Apparent density Pp was measured by the hydrostatic method. Hardness was determined by the Vicker’s method at the load of 980.7 mN with the use of a Future Tech Corp digital hardness tester FM7. For the purpose of those tests a surface was prepared with the use of a Struers cutting grinder ACUTOM. Measurements of Young’s modulus for sintered samples were carried out using a ultrasonic method of transverse and longitudinal wave speed measurement with the use of a Panametrics Epoch III detector. Resistance measurement was done with the use of Wheatstone and Thomson technical bridges. Findings: The addition of titanium nitride had no effect on the reduction of electric resistance of Si3N4 matrix ceramics. The lack of electric conductivity of those materials is the result of used additions influencing sintering capacity, mainly magnesium oxide. Si3N4 matrix materials with the addition of titanium diboride are characterised by low electrical resistance with high physical and mechanical features maintained. Electric conductivity of those materials and the initial electro discharge cutting attempts prove that it is possible to shape Si3N4 matrix ceramic materials with the addition of a TiB2 phase with the use of EDM process. Practical implications: The use of EDM will enable the production of elements with complicated shapes (impossible to achieve by other shaping methods) from ceramic materials (with Si3N4 matrix). Originality/value: By the appropriate selection of a conducting phase addition it is possible to increase electric conductivity of silicone nitride matrix ceramics, for which it is possible to shape products by means of electro discharge machining.

20

Warstwy ceramiczne na tkaninach

Mania R., Godlewska E., Mars K., Morgiel J., Wolański R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 11

34-36

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań nad nanoszeniem warstw ceramicznych na tkaninach. Do nanoszenia warstw wykorzystywano technikę magnetronową. Używano magnetronu planarnego typu WMK-50 z zasilaczem impulsowym firmy DORA POWER SYSTEM. Proces nanoszenia prowadzono w aparaturze próżniowej NA-501 produkcji TEPRO Koszalin. Target wykonano ze spieków tytanowo-krzemowych zawierających do 10% at. krzemu. Spieki otrzymano techniką prasowania na gorąco. Naniesione cienkie warstwy zawierały azotek tytanu oraz azotek krzemu. Przeprowadzone badania przy użyciu mikroskopu elektronowego Philips CM20 potwierdziły nanokrystaliczno-amorficzną strukturę warstw. Metodą termograficzną wykonano badania odporności uzyskanych pokryć na tkaninach firmy DuPont takich jak nomex czy kevlar. Stwierdzono, że pokrycie ceramiczne zdecydowanie zwiększa odporność tych tkanin na strumień energii cieplnej.

EN

The paper presents the results of ceramic films deposition on textiles. To obtain the films the planar magnetron WMK-50 with pulsed power supply DPS was used. Processes were conducted in a vacuum apparatus NA-501 Koszalin TEPRO production. Targets were obtained from the titanium-silicon sinters containing up to 10% at. silicon. The sinters were obtained using the hot pressing technique. Sputtered thin films contained titanium nitride and silicon nitride. The amorphous-nanocrystalline films structure was confirmed with use of Philips CM20 electron microscope. The thermal resistance investigation of these films on textiles such as DuPont Kevlar and Nomex, was performed using thermographic method. It was found that the ceramic films greatly increase the textiles resistance to a heat flux.