Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Effects of B4C addition on the microstructural and thermal properties of hot pressed SiC ceramic matrix composites

100%

Keçeli Z. , Ögünç H. , Boyraz T. , Gökçe H. , Addemir O. , Lütfi Öveçođlu M.

|

2009

|

tom Vol. 37, nr 2

428-433

EN

Purpose: The purpose of paper is to evaluate effects of B4C addition on the microstructural and thermal properties of hot pressed SiC ceramic matrix composites. Design/methodology/approach: The effect of B4C addition on microstructural and thermal properties of the SiC-B4C powder composites were investigated after high energy milling and hot pressing. SiC powders containing 5wt%, 10wt%, 15wt% B4C were mechanically alloyed in a high energy ball mill for 8 h. Findings: Microstructural characterisation investigations (SEM, XRD) were carried out on mechanically alloyed SiC powder composites containing 5 wt %, 10 wt %, 15 wt % B4C powders and on these powder composites sintered in vacuum at 50 MPa at 2100şC. The thermal properties were characterised using DTA, TGA and dilatometer. The results were evaluated. Research limitations/implications: In this study, the effect of B4C addition on microstructural and mechanical properties of the SiC-B4C powder composites was investigated after high energy milling and hot pressing. Originality/value: Ceramic matrix composite (CMC) material systems are stimulating a lot of interest to be used and provide unique properties for aircraft and land-based turbine engines, defence applications, rocket motors, aerospace hot structures and industrial applications. Boron carbide (B4C)-silicon carbide (SiC) ceramic composites are very promising armour materials because they are intrinsically very hard. Advanced SiC-based armour is desired so that the projectile is completely defeated without penetrating the ceramic armour.

2

Kompozyty Al2O3-Si3N4w

75%

Banul M. , Biesiada K. , Olszyna A.

|

2006

|

tom R. 6, nr 1

74-78

PL

Przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją właściwości Al2O3, przede wszystkim zwiększenia odporności materiału na kruche pękanie poprzez wprowadzenie do osnowy ceramicznych wiskersów azotku krzemu ([alfa]-Si3N4). Proces wytwarzania materiałów kompozytowych Al2O3+x%mas.Si3N4w (x = 1, 2, 3, 4. 5) obejmuje: mieszanie proszków, suszenie, granulowanie, prasowanie jednoosiowe p = 20 MPa, dogęszczanie izostatyczne p = 120 MPa oraz spiekanie wyprasek próbek w temperaturze T = 1450°C/1 h pod ciśnieniem p = 35 MPa w atmosferze argonu. Określono właściwości fizyczne otrzymanych kompozytów, takie jak: gęstość, porowatość i nasiąkliwość, metodą hydrostatyczną. Przeprowadzono jakościową analizę fazową kompozytu Al2O3+5%Si3N4w. Określono twardość (HV) i odporność na kruche pękanie badanych kompozytów. W wyniku spiekania Al2O3+x%mas.Si3N4w (x = 1, 2, 3, 4, 5) pod ciśnieniem (p = 35 MPa) otrzymano spieki o zagęszczeniu nie mniejszym niż 98%, twardości 20 GPa (dla Al2O3+5%mas.Si3N4w) i krytycznym współczynniku intensywności naprężeń K(IC) = 4,54 MPa * m1/2 (dla Al2O3+5%mas.Si3N4w). Otrzymane wartości twardości i krytycznego współczynnika intensywności naprężeń badanych kompozytów spowodowane są obecnością twardych wiskersów Si3N4 (odchylanie i mostkowanie pęknięć).

EN

The study is concerned with the modification of the properties of Al2O3, in particular aimed at improving the fracture toughness of this material, by introducing ceramic whiskers of the silicon nitride ([alpha]-Si3N4) into its matrix. The technological operations involved in the production of the Al2O3+x%wt.Si3N4W (x = 1, 2, 3, 4, 5) composite are: mixing the starting powders, drying the mixture, granulating, uniaxial pressing at p = 20 MPa, isostatic compacting at p = 120 MPa, and hot pressing sintering in T = 1450°C, p = 35 MPa for 1 h in argon. The physical properties of the Al2O3+x%wt.Si3N4w composites thus produccd, such as the density, porosity and absorptiyity were determined using the hydrostatic method (Fig. 4). The phases in the Al2O3+5%Si3N4w were identified. Investigation of the strength properties of the composite, such as the hardness (HV1) and fracture toughness (Vickers method) was also carried out. The Al2O3+x%wt.Si3N4w (x = 1, 2, 3, 4, 5) composites hot--pressed under a pressure of 35 MPa show high hardness of 20 GPa (for Al2O3+5%wt.Si3N4w) and critical value of stress intensity factor K(IC) of 4,54 MPa * m1/2 (for Al2O3+5%wt.Si3N4w). The critical value of the stress intensity factor measured in the Al2O3+x%wt.Si3N4w (x = 1, 2, 3, 4, 5) composites can be attributed to the presence of the whiskers Si3N4 (crack deviation and bridging).

3

Metody spajania materiałów specjalnych.

63%

Włosiński W.

|

2001

|

tom R. 45, nr 5

126-130

PL

Podano wybrane właściwości i zakres zastosowań materiałów ceramicznych, kompozytów metalicznych i kompozytów ceramicznych. Omówiono następujące techniki spajania ceramiki i kompozytów z metalami: spajanie przez spiekane warstwy metaliczne, spajanie aktywne, zgrzewanie dyfuzyjne oraz inne. Podano tabelaryczne zestawienie technik spajania materiałów kompozytowych.

EN

Some selected properties and scope of application of ceramic materials as well as metallic and ceramic composites have been given. It has been discussed the following techniques of joining of ceramic materials and ceramics-metal composites: joining with use of intermediate sintered metallic layers, joining with use of active solders, diffusion welding and the other techniques. The techniques of welding of selected composite materials have been tabulated.

4

Effects of B4C addition on the microstructural and thermal properties of hot pressed SiC ceramic matrix composites

63%

Keceli Z. , Ogunc H. , Gokce H. , Addemir O. , Ovecoglu M. L. , Boyraz T.

|

2008

|

tom Vol. 29, nr 1-2

41-49

EN

Ceramic matrix composite (CMC) material systems are receiving a great interest to be used and provides unique properties for aircraft and land-based turbine engines, defence applications, rocket motors, aerospace hot structures and industrial applications. Boron carbide (B4C)-silicon carbide (SiC) ceramic composites are very promising armor materials because they are intrinsically very hard. Advanced SiC-based armor is desired such that the projectile is completely defetaed without penetrating the ceramic armor. The effect of B4C addition on microstructural and thermal properties of the SiC-B4C powder composites were investigated after high energy milling and hot pressing. SiC powders containing 5wt%, 10wt%, 15wt% B4C were mechanically alloyed in a high energy ball mill for 8 h. Microstructural characterization investigations (SEM, XRD) were carried out on mechanically alloyed SiC powder composites containing 5 wt%, 10 wt%, 15 wt% B4C powders and on these powder composites sintered in vacuum at 50 MPa at 2100 degree C. The thermal properties were characterized using DTA, TGA and dilatometer. The results were evaluated.

5

Determination of metal foam flow conditions at a temperature higher than the liquidus temperature

63%

Grabian J.

|

2011

|

tom Vol. 11, iss. 1

27-30

EN

As it is known a foam made of composite with aluminium alloy matrix and SiC particles reinforcement does not reach the liquid state even at a temperature over 1000oC. The causes of such behaviour of foam have been examined. It has been found that it is due to two phenomena. One is connected with the creation of continuous layer of oxides at the boundary of gaseous pores and liquid metallic phase. The other is an increase of the apparent viscosity of solids suspended in liquid metal along with an increased content of these inclusions to the point where the suspension loses its continuity.

6

Kompozyty Al2O3-SiCw

63%

Krawczyńska A. , Biesiada K. , Olszyna A.

|

2006

|

tom R. 6, nr 2

38-43

PL

Przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją właściwości Al2O3, mającą na celu zwiększenie odporności materiału na kruche pękanie poprzez wprowadzenie do osnowy ceramicznych wiskersów węglika krzemu (ß-SiC). Technika wytwarzania materiałów kompozytowych Al2O3+x%wag.SiCw (x = O, 5,10,15, 20) obejmuje: mieszanie proszków, suszenie, granulowanie, prasowanie jednoosiowe p = 20 MPa, dogęszczanie izostatyczne p = 120 MPa oraz spiekanie próbek w warunkach T = 1650°C/1 h, p = 35 MPa w atmosferze argonu (rys. 3). Następnie oznaczono właściwości fizyczne kompozytów, takie jak: gęstość, porowatość, nasiąkliwość metodą hydrostatyczną (rys. 4). Przeprowadzono również przykładową jakościową analizę fazową kompozytu Al2O3+15%SiCw, która wykazała występowanie Al2O3 oraz dwóch odmian (politypów) węglika krzemu - ß (rys. 5). Zbadano także własności wytrzymałościowe: twardość (HV) i odporność na kruche pękanie (metodą pomiaru długości pęknięć z odcisku Vickersa) (rys. 7). W wyniku spiekania kompozytów Al2O3+x%wag.SiCw (x = O, 5, 10, 15, 20) pod ciśnieniem (p = 35 MPa) otrzymano materiały o zagęszczeniu nie mniejszym niż 96%, twardości 18 GPa (dla Al2O3+20% wag. SiCw) i współczynniku intensywności naprężeń K(IC) - 6 MPa * m1/2 (dla Al2O3+20%wag. SiCw). Otrzymane wartości współczynnika intensywności naprężeń obserwowane w badanych kompozytach spowodowane są obecnością wiskersów SiC (odchylanie i mostkowanie pęknięć).

EN

The study is concerned with the modification of the properties of Al2O3, in particular aimed at improving the fracture toughness of this material, by introducing ceramic whiskers of the silicon carbide (ß-SIC) into its matrix. The technological operations involved in the production of the Al2O3+x%wt.SiCw (x = O, 5, 10, 15, 20) composite are: mixing the starting powders, drying the mixture, granulating, uniaxial pressing at p =20 MPa, isostatic compacting at p = 120 MPa, and hot pressing sintering in T = 1650°C, p = 35 MPa for 1 h in argon (Fig. 3). The physical properties of the Al2O3+x%SiCw composites thus produced, such as the density, porosity and absorptivity were determined using the hydrostatic method (Fig. 4). The phases identified in the Al2O3+15%SiCw composite by a qualitative phase analysis were Al2O3 and two yariations of ß-SiC (Fig. 5). Investigation the strength properties of the composite, such as the hardness (HV) and fracture toughness (Vickers method) (Fig. 7). The Al2O3+x%wt.SiCw (x = O, 5, 10, 15, 20) composites hot-pressed under a pressure of 35 MPa show a high hardness of 18 GPa (for Al2O3+20%wt.SiCw) and stress intensity factor Ktc of 6 MPa * m1/2 (for Al2O3+20%wt.SiCw). The value of the stress intensity factor measured in the Al2O3+x%wt.SiCw (x = O, 5, 10, 15, 20) composites can be attributed to the presence of the whiskers SiC (crack deviation and bridging).

7

Wpływ zawartości CaO na kształtowanie się porowatej mikrostruktury spieków kompozytowych ZrO2/Al2O3

63%

Czaja P. , Osińska K. , Bernard H. , Maszybrocka J. , Cybo J. , Czekaj D.

|

2012

|

tom T. 64, nr 1

59-64

PL

W prezentowanej pracy przedstawione zostały wybrane zagadnienia dotyczące technologii wytwarzania kompozytów ceramicznych (ZrO2)x(Al2O3)100%-x dla x = 100%, 90% i 80% mas. Prezentowane materiały zostały wytworzone poprzez mieszanie składowych proszków i zagęszczanie otrzymanych mieszanin metodą spiekania swobodnego w temperaturze T = 1350°C przez okres t = 2 godzin. Otrzymano kompozyty ceramiczne z 5-procentową domieszką tlenku wapnia CaO oraz bez domieszki tego tlenku na drodze jednokrotnego i dwukrotnego spiekania. Do obserwacji morfologii przełomu zastosowano metodę skaningowej mikroskopii elektronowej. Dokonano analizy oceny składu chemicznego z wykorzystaniem metody EDS.

EN

The presented paper addresses selected issues relating to the technology of manufacturing ceramic composites (ZrO2)x(Al2O3)100%-x for x = 100%, 90% and 80 wt%. The presented materials have been produced by mixing component powders and consolidation of the resultant mixtures by using natural sintering at T = 1350°C for a time of t = 2 hours. The composites with no and with a calcium oxide admixture of 5 wt% added as the sintering aid were single and double sintered. To carry out observation of the fracture morphology, scanning electron microscopy was used. An analysis of the chemical composition evaluation was made by using EDS.

8

Wybrane właściwości cieplne kompozytów C/Si-C-O i C/SiC otrzymanych z prekursorów polimerowych

51%

Gumuła T. , Błażewicz S.

|

2006

|

tom R. 6, nr 1

68-73

PL

Celem pracy było zbadanie przewodnictwa cieplnego oraz odporności na utlenianie nowych materiałów kompozytowych o osnowie ceramicznej, powstałej w wyniku pirolitycznej konwersji polimeru krzemoorganicznego. Elementem wzmacniającym kompozytów były włókna węglowe. W doświadczeniach, jako substraty osnowy ceramicznej, wykorzystano cztery rodzaje dostępnych na rynku tanich żywic polisiloksanowych. Podstawowa charakterystyka żywic została przedstawiona w tabeli 1. Kompozyty o jednokierunkowym ułożeniu włókien (ID) otrzymywano metodą ciekłej impregnacji. Następnie kompozyty obrabiano cieplnie w atmosferze ochronnej argonu do 1000°C w celu otrzymania kompozytów C/Si-C-O (włókno węglowe/oksywęglik krzemu) i do 1700°C w celu otrzymania kompozytów C/SiC (włókno węglowe/węglik krzemu). Charakterystykę otrzymanych kompozytów przedstawiono w tabeli 2. Współczynnik przewodnictwa cieplnego kompozytów wyznaczany był przy wykorzystaniu metody porównywania przepływu ciepła przez próbkę wzorcową i badaną. Schemat urządzenia przeznaczonego do pomiaru przewodnictwa cieplnego przedstawiono na rysunku 1. Odporność na utlenianie określano na podstawie pomiaru strat masy próbek utlenianych w atmosferze powietrza w temperaturze 600°C w czasie 2 godzin. Badania mikrostruktury przeprowadzono za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego JEOL 5400 (SEM), współpracującego z mikroanalizatorem dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego LINK AN 10000 (EDS). Rysunek 2 uwidacznia wpływ ciśnienia sieciowania na przewodnictwo cieplne badanych kompozytów. Kompozyty C/Si-C-O sieciowane przy wyższym ciśnieniu mają wyższe wartości przewodnictwa cieplnego w porównaniu do kompozytów C/Si-C-O sieciowanych przy ciśnieniu o niższej wartości - im wyższe ciśnienie sieciowania, tym lepszy kontakt pomiędzy włóknami i osnową, i w konsekwencji - wyższe wartości przewodnictwa cieplnego. Identyczna zależność występuje w przypadku kompozytów C/SiC (rys. 2). Kompozyty C/Si-C-O sieciowane przy takim samym ciśnieniu jak kompozyty C/SiC mają wyższe przewodnictwo cieplne (rys. 2). Wpływ porowatości na przewodnictwo cieplne kompozytów C/Si-C-O przedstawia rysunek 3. Rysunek ten potwierdza fakt, że przewodnictwo cieplne kompozytów spada ze wzrostem porowatości. Z uwagi na wielkość przewodnictwa cieplnego, mierzoną w kierunku równoległym do kierunku ułożenia włókien, zbadane kompozyty C/Si-C-O i C/SiC można uznać za materiały o średnich właściwościach izolacyjnych. Kompozyty C/Si-C-O charakteryzują się dość niską odpornością na utlenianie (rys. 4). Duże straty masy występujące podczas utleniania próbek kompozytów C/Si-C-O wynikają z utleniania się węgla z włókien węglowych oraz wolnego węgla zawartego w osnowach kompozytowych. Kompozyty C/SiC mają wyraźnie wyższą odporność na utlenianie w porównaniu do kompozytów C/Si-C-O (rys. 4). Przyczyną polepszenia odporności na utlenianie kompozytów C/SiC jest obecność na granicy faz włókno-osnowa warstwy ochronnej z węglika krzemu (rys. 5), powstałej w trakcie obróbki termicznej kompozytu. Mimo stosunkowo wysokiej porowatości kompozytów C/SiC (do 39% - tab. 2), dzięki obecności na powierzchni włókien węglowych warstwy ochronnej z węglika krzemu, kompozyty te zachowują znaczącą odporność na utlenienie. Warstwa ochronna z węglika krzemu powstaje podczas procesu rozkładu termicznego osnowy z oksyweglika krzemu, zachodzącego w temperaturze powyżej 1000°C głównie poprzez fazę gazową. Dowodem na to, że proces rozkładu zachodzi głównie poprzez fazę gazową, jest krystalizacja węglika krzemu w formie nanowłókien w porach kompozytów (rys. 5).

EN

The aim of this work was to investigate thermal conductivity and oxidation resistance of new ceramic matrix composites obtained by pyrolytic conversion of organosilicon polymer. Carbon fibres were used as reinforcement. As ceramic matrix substrates four types of cheap commercially available polysiloxane resins were used. The basic characteristic of the polysiloxane polymer precursors is presented in Table 1. Unidirectional reinforced composites (ID) were manufactured by liquid impregnation method. The composites were heat treated ill an inert argon atmosphere up to 1000°C in order to obtain C/Si-C-O composites (carbon fibre/silicon oxycarbide) and up to 1700°C in order to obtain C/SiC composites (carbon fibre/silicon carbide). The characteristic of such obtained ceramic composites is shown in Table 2. Thermal conductivity of the composites were determined by comparison of heat flow by standard and investigated samples. The scheme of thermal conductivity testing set up is shown in Figure 1. Oxidation resistance was examined by mass losses of samples heated in air atmosphere at 600°C for 2 h. Microstructure of the composites was observed by scanning electron microscope JEOL 5400 (SEM) with EDS accessory (LINK AN 10000 microanalyzer). Figure 2 reveals the effect of curing pressure on thermal conductivity of investigated composites. The C/Si-C-O composites cured under higher pressure have higher values of thermal conductivity in comparison with C/Si-C-O composites cured under lower pressure - the highest curing pressure the better contact between fibres and matrix, and, as a consequence, higher thermal conductivity values. Similar dependence is observed for C/SiC composites (Fig. 2). C/Si-C-O composites cured under the same pressure as C/SiC composites demonstrate higher thermal conductivity (Fig. 2). The effect of porosity on thermal conductivity of various C/Si-C-O can be seen in Figure 3. This Figure confirms that thermal conductivity of composites decreases with increasing of porosity. From the point of view of thermal conductivity values, measured according to fibres axes, the C/Si-C-O and C/SiC composite samples demonstrate medium thermal properties as insulating materials. C/Si-C-O composites represent relatively low oxidation resistance (Fig. 4). High mass losses occurring during oxidation test of C/Si-C-O composites results from oxidation of carbon from carbon fibres and free carbon phase from composite matrices. C/SiC composites show distinctly higher oxidation resistance in comparison with C/Si-C-O composites (Fig. 4). The reason of higher oxidation resistance of C/SiC composites is the presence of silicon carbide protective layer on carbon fibres surface (Fig. 5), forming during heat treatment of composites. In spite of high porosity of C/SiC composites (up to 39% - Table 2), due to the presence of silicon carbide protective layer on carbon fibres, such composites exhibit relatively high oxidation resistance. Silicon carbide layer is formed during thermal decomposition of silicon oxycarbide matrix, occurring above 1000°C mainly by gas phase. An evidence, that the decomposition process occurs mainly by gas phase is crystallisation of silicon carbide in the form of nanofilaments (Fig. 5) in composite pores.