Ceramic matrix composites with a gradient concentration of metal particles

• Autorzy: Konopka, K. , Szafran, M.

Warianty tytułu

PL

Kompozyty o osnowie ceramicznej z gradientem koncentracji cząstek żelaza

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT 2007 : XVIII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVIII; 18-21.06.2007; Warszawa-Jachranka, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Functionally graded materials (FGM) are materials whose properties, such as fracture toughness and thermal and electric conductivities, vary as a function of the distance down from the material surface. The aim of the present work is to present the possibility of designing and fabricating the gradient-type ceramic-metal composites using the slip and tape casting methods. In slip casting, the gradient concentration of the metal particles in the ceramic matrix is achieved by their sedimentation due to gravitation and, in addition, due to the action of an external magnetic field. In the gradient composites thus obtained the concentration of the metal particles changes in a continuous manner. The tape casting process yields composites built of several layers that differ from one another by the concentration and size of the metal particles. These composites are characterized by a stepped gradient of the metal particle concentration. The paper is concerned with the technological aspects of these two processes and describes the microstructure and certain selected properties of the gradient ceramic-metal composites fabricated by them.

PL

W artykule przedstawiono badania nad zastosowaniem mas lejnych do otrzymywania kompozytów ceramika-metal z gradientem stężenia cząstek metalu. Wykorzystywano metodę odlewania mas lejnych (slip casting) oraz metodę odlewania warstw (tape casting). Masy lejne przygotowano z mieszaniny proszku A1203 i Fe. W metodzie odlewania mas gradient stężenia cząstek metalu realizowano na dwa sposoby. Pierwszy z nich polegał na swobodnej sedymentacji cięższych cząstek żelaza pod wpływem siły ciężkości. Druga metoda polegała na wymuszenia ruchu cząstek żelaza w kierunku magnesu. Efektem syntezy według zaproponowanych metod są kompozyty z ciągłą zmianą koncentracji cząstek Fe w osnowie ceramicznej. Metodą odlewania warstw uzyskuje się kompozyty o gradiencie stężenia cząstek Fe typu skokowego. W zależności od sposobu ułożenia warstw w kompozycie można projektować pożądany materiał gradientowy. W pracy przedstawiono zarówno wskazówki technologiczne jak i wyniki badań mikrostruktury i wybranych właściwości uzyskanych materiałów.

Słowa kluczowe

PL

zastosowanie mas lejnych; metoda odlewania warstw; kompozyty o osnowie ceramicznej; kompozyty o gradiencie stężenia cząstek Fe typu skokowego

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 3-4
• Strony: 563-566
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Konopka, K.

autor

Szafran, M.

• Warsaw University of Technology, Department of Materials Science and Enginnering

Bibliografia

• 1.Kawasaki A., Watanabe R., “Effect of gradient microstructure on thermal shock crack extension in metal/ceramic functionally graded materials”, Proc. of Conf. 4 th International Symposium on Functionally Graded Materials Tsukuba, Japan, 21-24 October 1996, 143-148.
• 2. Lin C.Y. et al., Production of silicon carbide Al2124 alloy functionally graded materials by mechanical powder metallurgy technique, Powder Metall. Vol.42 (1999) 29.
• 3. Li J.O. et al., Al2O3-NiCrAl composites and functional gradient materials fabricated by reactive hot pressing, Materials Chemistry and Physics 97 (2006) 31-36.
• 4. Li Y.K. et al. PSZ/Mo functionally graded materials, Acta Mater. Compos. Sinica 20 (2003) 42.
• 5. He Y.R. , Subramanian V., Lannutti J.J., Phase instability in ZrO2-NiAl functionally graded materials J. Mater. Res. 12 [10] (1997) 2589.
• 6. Szafran M., Bobryk E., Konopka K, Projektowanie kompozytów ceramika-metal z gradientem stężenia cząstek metalu, Kompozyty rocznik 5 (2005) 10-15.
• 7. K. Konopka, M. Szafran, E. Bobryk, Wytwarzanie kompozytów gradientowych Al2O3-Fe metodą odlewania z mas lejnych, Kompozyty 6 (2006) 57-61.
• 8. Szafran M., Konopka K., Bobryk E., Kurzydłowski K.J. , Ceramic matrix composites with gradient concentration of metal particles, Journal of the European Ceramic Society 27 (2007) 651-654.
• 9. Konopka K., Olszówka–Myalska A., Charakterystyka powierzchni międzyfazowej ceramika-metal w materiale kompozytowym Al2O3-Fe, Inżynieria Materiałowa nr 3 (140 (2004) ) 149.