Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

SEM and TEM studies of NiAl2O4 spinel phase distribution in alumina matrix

Konopka K., Lityńska-Dobrzyńska L., Dutkiewicz J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

501--504

EN

Methods of enhancing of mechanical properties of ceramic-metal composites, particularly fracture toughness by introducing dispersed metal particles such as W, Mo, Ni, Al, etc to a ceramic matrix are well known. However, the dependence of the microstructures, especially interfaces, on the properties of composites is not well understood yet. Moreover, the ceramic-metal interfaces play a crucial role in tailoring the composite properties. In this paper we examine the alumina matrix composite with NiAl2O4 spinel phase and present the SEM and TEM studies of spinel distribution, size and crystallographic orientation. The composites were prepared by sintering Al2O3 and Ni powders below the melting point of Ni in argon. During the process of sintering the spinel phase appeared. It was not homogeneously distributed in the alumina matrix. The spinel phase areas were linked together and constituted an almost continuous form. We observed that the distribution and size of spinel influenced the fracture toughness of the composite.

PL

Wprowadzenie do osnowy ceramicznej cząstek metalu np. W, Mo, Ni, Al, a także innych zapewnia wzrost odporności na pekanie uzyskanych kompozytów. Jest to już dobrze znany fakt, jednakże nie do końca opisany jest wpływ powierzchni międzyfazowych na właściwości kompozytów. W pracy analizowano kompozyt Al2O3 -Ni z udziałem spinelu NiAl2O4 . Obserwacje SEM i TEM ujawniły niejednorodne rozmieszczenie spinelu w objętości materiału. Opisano orientacje krystalograficzną, grubość i kształt fazy spinelowej. Powstający na granicach między cząstkami niklu a osnową Al2O3 spinel tworzy prawie ciągłe układy łączące sąsiednie cząstki niklu. Stwierdzono wpływ fazy NiAl2O4 na odporność na pękanie kompozytów.

2

Fracture toughness of Al2O3-Ni composites with nickel aluminate spinel phase NiAl2O4

Konopka K., Miazga A., Właszczuk J.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 3

197-201

EN

The article presents the results of research on the modification of the properties of ceramic Al2O3 using particles of nickel. As starting materials, powders of Al2O3 and Ni were used, from which mixtures of Al2O3+x% vol. Ni (x = 0, 1, 3, 5) were prepared. They were subjected to sintering in an argon atmosphere at 1450 °C for one hour. The physical properties of the composites such as: density, porosity, absorptivity and contractility were determined. Moreover, analyses of the received phase composites (from the surface and cross-section) have been made using the diffraction method, which showed NiAl2O4 spinel phase formation. Spinel is formed mainly at the border of Ni and Al2O3 grains. It was confirmed in the microstructure photographs taken using scanning and transmission electron microscopy methods. The mechanical properties have been investigated: hardness HV, nanohardness and fracture toughness (crack length measurement method with Vickers indentation). As the amount of nickel hardness HV decreased from 17.3 GPa to 100% Al2O3 to 13.2 GPa for Al2O3 + 5%vol. Ni, the nanohadrness values increased, which could have been caused by the presence of a spinel phase. The composites were characterized by higher resistance to brittle fracture than 100% Al2O3. This was due to blocking, deflecting and bridging cracks in nickel and by branching cracks by spinel particles.

PL

W artykule przedstawione zostały wyniki badań nad modyfikacją właściwości ceramiki Al2O3 cząstkami niklu. Jako surowce wyjściowe wykorzystane zostały proszki Al2O3 i Ni, z których przygotowane zostały mieszaniny Al2O3+x% obj. Ni (x = 0, 1, 3, 5). Poddane zostały one spiekaniu w atmosferze argonu w temperaturze 1450 °C przez jedną godzinę Oznaczone zostały właściwości fizyczne kompozytów, m.in: gęstość względna, porowatość, nasiąkliwość czy skurczliwość. Wykonane zostały także (metodą dyfrakcji) analizy fazowe otrzymanych kompozytów (z powierzchni oraz z przekroju), które wykazały powstanie fazy spinelowej NiAl2O4 głównie w warstwie powierzchniowej. Spinel ten wytworzył się głównie na granicy ziaren Al2O3 oraz Ni, co zostało potwierdzone na zdjęciach mikrostruktury wykonanych z użyciem skaningowego oraz transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Zbadane zostały własności wytrzymałościowe: twardość HV30, nanotwardość oraz odporność na kruche pękanie (metodą pomiaru długości pęknięć z odcisku Vickersa). Wraz ze wzrostem ilości niklu twardość HV obniża się z 17,3 GPa dla czystego Al2O3 do 13,2 GPa dla Al2O3+5% obj. Ni, natomiast wartość nanotwardości wzrosła, co mogło być spowodowane obecnością NiAl2O4. Kompozyty charakteryzowały się wyższą odpornością na kruche pękanie niż czyste Al2O3. Spowodowane było to blokowaniem, odchylaniem i mostkowaniem pęknięć na cząstkach niklu oraz rozgałęzianiem pęknięć przez obszary z obecnością spinelu.

3

Otrzymywanie mullitu metodą zol-żel.

Potoczek M., Oleksy M.

Szkło i Ceramika

|

2001

|

R. 52, nr 6

30-33

PL

Zbadano wpływ parametrów procesu zol-żel (pH, stopień rozcieńczenia alkoholem, ilość wprowadzonej wody) na temperaturę krystalizacji mullitu otrzymywanego z glinokrzemianowych żeli. Glinokrzemianowe żele otrzymano poprzez hydrolityczną polikondensację uwodnionego azotanu glinu (Al(NO3)3 x 9 H2O) i tetraetoksysilanu (TEOS, Si(OC2H5)4). W badaniach przyjęto hipotezę, że w procesie zol-żel w warunkach wolnej hydrolizy następuje wbudowywanie jonów glinowych do amorficznej sieci krzemionki i dlatego możliwe jest powstawanie syntetycznego mullitu we względnie niskiej temperaturze tj. 980 stopni Celsjusza. Stwierdzono, że preparatyka żeli glinokrzemianowych ma istotny wpływ na proces krystalizacji mullitu. Żele glinokrzemianowe otrzymane z roztworów o niskiej wartości pH (pH=1) i małej zawartości wody przekształcały się w krystaliczny mullit w temperaturze około 980 stopni Celsjusza. Natomiast żele otrzymywane z roztworów o wyższych wartościach pH i większej zawartości wody, po wypaleniu w temperaturze nie wyższej niż 1100 stopni Celsjusza przekształcały się w fazę spinelową Si-Al.

EN

The effects of the sol-gel processing parameters (pH, dilution by alcohol, water content) on the process of mullite formation from alumino-silicate gels were studied. The alumino-silicate gels were prepared by hydrolytic polycondensation of aluminium nitrate nanohydrate (Al(NO3)3 x 9 H2O) and tetraethyl orthosilicate (TEOS, Si(OC2H5)4). The assumption was made that under slow hydrolysis conditions the aluminium ions were incorporated into the amorphous silica network and therefore the mullite formation at relatively low temperature of 980 degrees centigrade was posible. The preparation of alumino-silicate gels was found to be the essential factor influencing mullite formation. The gels prepared at low pH (pH=1) and low water content transformed into crystalline mullite at relatively low temperature of 980 degrees centigrade. On the other hand the gels prepared at higher pH values and with more water content transformed to the Si-Al spinel phase at the temperature range up to 1100 degrees centigrade.