Wpływ spiekania izostatycznego na wybrane właściwości mikrostrukturalne i mechaniczne ceramiki Al2O3 i SiC

• Autorzy: Oziębło, A. , Chabera, P. , Perkowski, P. , Osuchowski, M. , Witosławska, I. , Boczkowska, A. , Witek, A.

Warianty tytułu

EN

Influence of hot isostatic pressing on selected microstructural and mechanical properties of alumina and silicon carbide

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca zawiera wybrane wyniki badań materiałowych powstałych w trakcie realizacji projektu rozwojowego, którego celem było zbadanie zdolności ochronnych przed ostrzałem panelu ochronnego składającego się z kompozytu ceramiczno-polimerowego oraz litej ceramiki. W celu poprawy właściwości mechanicznych elementy ceramiczne, lite wykonano techniką spiekania w warunkach prasowania izostatycznego (HIP), przygotowując je do wytworzenia kompozytów ceramiczno-polimerowych metodą infiltracji porowatej ceramiki elastomerem. W celu oceny przydatności elementów ceramicznych do procesu infiltracji wykonano badania kąta zwilżania powierzchni ceramicznych spieków. Ponadto autorzy dokonali próby oceny wpływu procesu spiekania na właściwości wytrzymałościowe oraz mikrostrukturę próbek tlenku glinu oraz węglika krzemu. Praca zawiera wyniki pomiarów wytrzymałości na ściskanie, próby zginania trójpunktowego, pomiarów gęstości pozornej. W przypadku węglika dokonano ilościowej analizy fazowej (XRD) oraz określono wielkość krystalitów poszczególnych faz. Badania wykazały, że proces prasowania izostatycznego na gorąco prowadzony na próbkach spieczonych uprzednio swobodnie powoduje wzrost gęstości materiału. Przekłada się to na wzrost wytrzymałości tych materiałów w porównaniu z próbkami spiekanymi swobodnie. Spiekanie z udziałem ciśnienia nie powoduje wtórnego rozrostu krystalitów. W przypadku próbek z tlenku glinu, proces prasowania izostatycznego na gorąco poprawia zwilżalność oraz zapewnia wyższą wartość energii powierzchniowej. Tego efektu nie obserwujemy w przypadku próbek z węglika krzemu.

EN

In this paper selected results of materials investigations obtained during the realization of a R&D project are described. The aim of the project was to examine protective properties of ballistic armour which consisted of ceramic-polymer composite and bulk ceramics. The hot isostatic pressing technique (HIP) was used to improve mechanical properties of bulk ceramics assigned to produce ceramic-polymer composites by infiltration of porous cellular ceramics with elastomer. The studies of wetting angle were carried out to determine suitability of cellular ceramics for infiltration by polymer. Moreover, the influence of hipping on mechanical properties and microstructure of alumina and silicon carbide was examined. In this paper, the results of tree point bending test, compression test and apparent density measurements are presented. In case of silicon carbide a quantitative phase analysis (XRD) was carried out. Average values of the crystallite size were also determined for each detected phase. The investigations showed that hot isostatic pressing increased materials density. It led As a consequence of this, an improvement in mechanical properties of hipped materials when compared to the pressureless sintered samples has been detected. The sintering under the isostatic pressure did not cause the growth of crystallites. There was observed that applying of the HIP process resulted in improving the wetting and increased the surface energy in case of alumina samples. Such an effect was not observed in case of silicon carbide sample.

Słowa kluczowe

PL

HIP; SiC; Al2O3; kompozyt ceramika-polimer

EN

HIP; SiC; Al2O3; ceramics-polymer composites

• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 65, nr 2
• Strony: 204--208
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz.

Twórcy

autor

Oziębło, A.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa,

autor

Chabera, P.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Perkowski, P.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Osuchowski, M.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Witosławska, I.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Boczkowska, A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Witek, A.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

Bibliografia

• [1] Klocke, F.: Modern approaches for the production of ceramic components, J. Eur. Ceram. Soc., 17, (1997), 457–465.
• [2] Huang, F.L., Zhang, L.S.: Investigation on Ballistic Performance of Armor Ceramics against Long-Rod Penetration, Metall. Mater. Trans. A, 38a, (2007), 2891.
• [3] Atkinson, H.V., Davies, S.: Fundamental aspects of hot isostatic pressing: An overview, Metall. Mater. Trans. A, 31, 12, (2000), 2981-3000.
• [4] Linsmeier, K.D.: Technical Ceramics, S-V Onpact GmbH, Munich 2011.
• [5] Latella, B.A., O’Connor, B.H.: Processing high-purity and liquid-phase-sintered alumina ceramics using locally synthesized alumina powders, J. Mater. Sci., 33, (1998), 877-886.