Ocena odporności na pękanie kompozytów UHTC na bazie ZrB2 otrzymanych metodą SPS oraz HP–HT

• Autorzy: Bączek, E. , Naughton-Duszova, A. , Podsiadło, M. , Dubiel, A.

Warianty tytułu

EN

Assessment of fracture toughness of ZrB2 based UHTC composites obtained by SPS and HP–HT methods

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy badano wpływ dodatku proszków węglika krzemu i węglika boru na właściwości kompozytów ceramicznych na bazie ZrB2, stanowiących materiały UHTC (ang. ultra high temperature ceramics). Próbki z polikrystalicznego dwuborku cyrkonu, jak również kompozyty na osnowie tej fazy z dodatkiem 2% i 10% wag. SiC oraz B4C, otrzymano na drodze spiekania wspomaganego ciśnieniowo przy użyciu metody SPS/FAST (ang. spark plasma sintering / field assisted sintering technique) oraz HP–HT (ang. high pressure - high temperature). Otrzymane kompozyty scharakteryzowano pod kątem składu fazowego, mikrostruktury, właściwości mechanicznych i odporności na pękanie. Uzyskane materiały charakteryzują się wysoką gęstością względną w zakresie od 97% do 98%. Wykazano wyższą twardość oraz odporność na pękanie dla kompozytów o osnowie dwuborku cyrkonu z dodatkiem faz ceramicznych otrzymanych metodą HP–HT.

EN

The effect of the addition of silicon carbide and boron carbide powders on the properties of ZrB2 ceramic composites constituting ultra high temperature ceramics (UHTC) was investigated. Polycrystalline zirconium boride samples, as well as composites with the matrix of this phase with the addition of 2 wt.% and 10 wt.% of SiC and B4C were obtained by pressure-assisted sintering using SPS/FAST (spark plasma sintering / field assisted sintering technology) and HP–HT (high pressure -high temperature) methods. The composites were characterized in terms of phase composition, microstructure, hardness and fracture toughness. It has been stated that they had a high relative density in the range of 97% to 98%. Higher hardness and fracture toughness was observed for composites with the addition of ceramic phase obtained by HP–HT method.

Słowa kluczowe

PL

ceramika UHTC; odporność na pękanie; SPS/FAST; HP–HT

EN

UHTC ceramics materials; fracture toughness; SPS/FAST; HP–HT

• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 70, nr 1
• Strony: 20--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bączek, E.

• Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, 30‒011 Kraków, ul. Wrocławska 37A,

autor

Naughton-Duszova, A.

• Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, 30‒011 Kraków, ul. Wrocławska 37A

autor

Podsiadło, M.

• Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, 30‒011 Kraków, ul. Wrocławska 37A

autor

Dubiel, A.

• Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, 30‒011 Kraków, ul. Wrocławska 37A

Bibliografia

• 1. Laszkiewicz-Łukasik, J., Jaworska, L., Putyra, P., Cygan, S., Cyboroń, J.: Badania właściwości tribologicznych ceramiki borkowej w temperaturach do 800 °C, Mechanik, nr 2 (2015), 213-222.
• 2. Stolarz, S.: Wysokotopliwe związki i fazy, Katowice, Wyd. Śląsk, 1974.
• 3. Barbante, P. F., Magin, T. E.: Fundamentals of hypersonic flight - Properties of high temperature gases, Critical Technologies for Hypersonic Vehicle Development, 2004.
• 4. Richards, W. L.: Finite-Element Analysis of a Mach-8 Flight Test Article Using Nonlinear Contact Elements, Scientific and Technical Information Program, 1997.
• 5. Wuchina, E., Opila, E., Opeka, M., Fahrenholtz, W., Talmy, I.: UHTCs: Ultra-High Temperature Ceramics Materials for Extreme Environment Applications, The Electrochemical Society Interface, (2007), 30-36.
• 6. Fahrenholtz, W. G., Hilmas, G. E., Talmy, I. G., Zaykoski, J. A.: Refractory diborides of zirconium and hafnium, J. Am. Ceram. Soc., 95, (2007), 1347–1364.
• 7. Neuman, E. W., Hilmas, G. E.: Mechanical properties of zirconium-diboride based UHTCs, in: Ultra-High Temperature Ceramics: Materials for Extreme Environment Applications, W.G. Fahrenholtz, E.J. Wuchina, W.E. Lee, Y. Zhou (Eds.), John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, 2014, 167–196.
• 8. Neuman, E. W., Hilmas, G. E., Fahrenholtz, W. G.: Mechanical behavior of zirconium diboride – silicon carbide – boron carbide ceramics up to 2200 °C, J. Eur. Ceram. Soc., 35, (2015), 463–476.
• 9. Jaworska, L., Putyra, P., Wyżga, P., Figiel, P.: Nowoczesne metody spiekania, Annales Universitatis Paedagogicae Cracoviensis, 6, (2013), 35-40.
• 10. Hebda, M.: Spark Plasma Sintering – nowa technologia konsolidacji materiałów proszkowych, Mechanika, Czasopismo Techniczne, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej 6-M, Zeszyt 11, 2012.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).