LABORATORIUM Ceramika Narzdziowa ANALIZA WYBRANYCH UKŁADÓW RÓWNOWAGI FAZOWEJ

Transkrypt

1 wiczenie 1 ANALIZA WYBRANYCH UKŁADÓW RÓWNOWAGI FAZOWEJ Cel Zapoznanie si z podwójnymi i pseudopodwójnymi układami równowagi fazowej, w obrbie których wytwarzane s ceramiczne materiały narzdziowe oraz materiały narzdziowe na osnowie fazy wicej (wgliki spiekane i cermetale narzdziowe). Ceramiczne materiały narzdziowe ogólna charakterystyka, zastosowanie. Materiały narzdziowe na osnowie fazy wicej: wgliki spiekane i cermetale narzdziowe zastosowanie. Wpływ tlenkowych dodatków technologicznych oraz dodatków modyfikujcych na przebieg procesu spiekania i właciwoci uytkowe spieków Al 2 O 3. Interpretacja jednoskładnikowych (zakresy trwałoci odmian polimorficznych SiO 2, Al 2 O 3, ZrO 2, TiO 2 ) i dwuskładnikowych układów równowagi fazowej. 1. Zapozna si z otrzymanym zestawem wybranych podwójnych i pseudopodwójnych układów równowagi fazowej (Al 2 O 3 - wybrany tlenek; tlenek tlenek; wgiel, azot metal przejciowy, wyjtek B i Si). 2. Na podstawie analizy układów: a) okreli fazy i ewentualne eutektyki wystpujce w obrbie danego układu, b) poda temperatury topnienia poszczególnych faz i eutektyk, c) dla układu Al 2 O 3 - wybrany tlenek okreli przyblione temperatury spiekania dla nastpujcych składów chemicznych: Al 2 O % oraz Al 2 O % udziału wybranego tlenku oraz przedstawi przypuszczalny wpływ dodatku tego tlenku na przebieg procesu spiekania i własnoci spieku Al 2 O Przedstawi przykłady zastosowania materiałów opartych na otrzymanych podwójnych i pseudopodwójnych układach równowagi fazowej. 4. Wymieni inne układy podwójne i pseudopodwójne, w obrbie których wytwarzane s narzdzia ceramiczne, cermetale narzdziowe czy te materiały kompozytowe i supertwarde. Poda przykłady ich zastosowania. Notatki z wykładów z przedmiotów: Ceramika narzdziowa, Tworzywa ceramiczne i T. Gibas: Korund i jego zastosowanie w technice T. Gibas: Spieki ceramiczne i cermetale S. Stolarz: Wysokotopliwe zwizki i fazy

2 wiczenie 2 IDENTYFIKACJA WYBRANYCH CERAMICZNYCH I KOMPOZYTOWYCH MATERIAŁÓW NARZDZIOWYCH SKRAWAJCYCH Cel Opanowanie umiejtnoci okrelania rodzaju wybranych niemetalowych materiałów narzdziowych z punktu widzenia cech zewntrznych i właciwoci fizycznych tworzywa. Zapoznanie si z metod pomiaru gstoci pozornej materiałów ceramicznych. Materiały narzdziowe na osnowie fazy wicej: wgliki spiekane i cermetale narzdziowe ogólna charakterystyka, właciwoci, zastosowanie. Ceramiczne materiały narzdziowe ogólna charakterystyka, właciwoci, zastosowanie. Wpływ dodatków technologicznych i modyfikujcych na przebieg procesu spiekania i właciwoci uytkowe spieków Al 2 O 3. Rodzaje powłok przeciwzuyciowych nanoszonych na podłoe z wglików spiekanych oraz cermetali narzdziowych. Metodyka bada właciwoci fizycznych ceramicznych materiałów narzdziowych. 1. Przeprowadzi wizualn obserwacj wszystkich otrzymanych płytek narzdziowych, biorc pod uwag ich zabarwienie, faktur. 2. Dla płytek narzdziowych niepowlekanych przeprowadzi pomiar gstoci pozornej z zastosowaniem metody hydrostatycznej. 3. Na podstawie gstoci i zabarwienia zidentyfikowa i przyporzdkowa otrzymane materiały do okrelonej grupy materiałów narzdziowych. 4. Przeprowadzi prób oznaczenia zidentyfikowanych materiałów oraz poda zakres zastosowa. 5. Dla płytek narzdziowych z powłokami przeciwzuyciowymi w przyblieniu okreli rodzaj powłoki i jej wpływ na właciwoci uytkowe oraz zakres zastosowania. 6. Dla wskazanej płytki przedstawi przypuszczalny proces technologiczny wytwarzania. Notatki z wykładów z przedmiotów: Ceramika narzdziowa, Tworzywa ceramiczne i T. Gibas: Korund i jego zastosowanie w technice T. Gibas: Spieki ceramiczne i cermetale R. Pampuch: Budowa i właciwoci materiałów ceramicznych L. Przybylski: Współczesne ceramiczne materiały narzdziowe M. Wysiecki: Nowoczesne materiały narzdziowe

3 wiczenie 3 BADANIA STRUKTURALNE, ILOCIOWA ANALIZA MIKROSTRUKTURY NARZDZIOWYCH MATERIAŁÓW CERAMICZNYCH Cel Zapoznanie si ze sposobem opisu mikrostruktury ceramicznych materiałów narzdziowych, cermetali narzdziowych oraz wglików spiekanych. Zapoznanie si z metodami pomiaru parametrów charakteryzujcych mikrostruktur materiałów ceramicznych na przykładzie wielkoci ziaren. Oznaczenie wielkoci ziaren w wybranych materiałach ceramicznych. Materiały narzdziowe na osnowie fazy wicej, ceramiczne materiały narzdziowe ogólna charakterystyka. Ceramografia materiałów ceramicznych (w stanie nietrawionym i po wytrawieniu). Podstawowe parametry ilociowego opisu mikrostruktury materiałów ceramicznych. Metody oceny porowatoci i ziarnistoci. Wady cigłoci. Technika przygotowania zgładów. 1. Na podstawie fotografii zgładów oceni jednorodno materiału pod wzgldem porowatoci (rodzaju porowatoci, kształtu, wielkoci i sposobu rozmieszczenia porów, np. wzgldem ziaren). 2. Na podstawie fotografii zgładów opisa mikrostruktur badanych ceramicznych i cermetowych materiałów narzdziowych (m.in. wyróni, ewentualnie zidentyfikowa wystpujce fazy, obecno jednej lub wicej faz, okreli wzajemne rozmieszczenie poszczególnych faz i porów wzgldem siebie, stan granic ziarn). 3. Opierajc si na fotografiach zgładów materiałów po wytrawieniu (o znanym powikszeniu), dokona ilociowego opisu mikrostruktury. Dla kadej z fotografii wchodzcej w skład otrzymanego zestawu, a przedstawiajcej mikrostruktur wybranych ceramicznych i cermetowych materiałów narzdziowych, dokona oceny ziarnistoci. W tym celu naley okreli wielko ziarna redniego oraz znalezionych ziarn najmniejszych i najwikszych. Okreli powtarzajcy si kształt ziarn. Notatki z wykładów z przedmiotów: Ceramika narzdziowa, Tworzywa ceramiczne i T. Gibas: Korund i jego zastosowanie w technice R. Pampuch: Budowa i właciwoci materiałów ceramicznych J. Ry: Stereologia materiałów

4 wiczenie 4 POMIAR TWARDOCI I ODPORNOCI NA KRUCHE PKANIE WYBRANYCH CERAMICZNYCH MATERIAŁÓW NARZDZIOWYCH PRZEZNACZONYCH NA OSTRZA SKRAWAJCE Cel Zapoznanie si z technik pomiaru twardoci i odpornoci na kruche pkanie ceramicznych materiałów. Wyznaczenie twardoci Vickersa wybranych ceramicznych materiałów narzdziowych. Wyznaczenie dla wybranych ceramicznych materiałów narzdziowych odpornoci na kruche pkanie (K IC ) metod bezporedniego pomiaru długoci spka wywołanych wciskaniem wgłbnika Vickersa. Porównanie twardoci i odpornoci na kruche pkanie ceramicznych materiałów narzdziowych. Przeanalizowanie zwizków midzy twardoci a budow materiału oraz innymi właciwociami mechanicznymi (np. granica plastycznoci, odporno na kruche pkanie). Metodyka bada właciwoci mechanicznych ceramicznych materiałów narzdziowych. Ceramiczne materiały narzdziowe ogólna charakterystyka, właciwoci. Materiały narzdziowe na osnowie fazy wicej ogólna charakterystyka, właciwoci. Przygotowanie próbek do bada twardoci i K IC. 1. Okreli warunki przygotowania próbki do pomiaru twardoci metod Vickersa (lub Knoopa) i odpornoci na kruche pkanie (K IC ). 2. Na podstawie fotografii nr 1 wyznaczy twardo metod Vickersa i Knoopa. Dokona porównania otrzymanych wyników twardoci Vickersa i Knoopa. 3. Na podstawie fotografii nr 2 i 3 wyznaczy twardo metod Vickersa i odporno na kruche pkanie (K IC ) metod bezporedniego pomiaru długoci spka wywołanych wciskaniem wgłbnika Vickersa. Obliczy współczynnik kruchoci I b. Okreli progow sił nacisku wgłbnika P*. IV. Dla wybranych materiałów ceramicznych dokona pomiaru twardoci metod Vickersa i odpornoci na kruche pkanie (K IC ) metod bezporedniego pomiaru długoci spka wywołanych wciskaniem wgłbnika Vickersa. Dodatkowo obliczy współczynnik kruchoci I b i progow sił nacisku wgłbnika P*. Wykona po jednym pomiarze dla kadego materiału. Polska norma PN-91/H Pomiar twardoci sposobem Vickersa od HV 0,2 do HV 100 Notatki z wykładów z przedmiotów: Ceramika narzdziowa, Tworzywa ceramiczne i S. Błaewski, J. Mikoszewski: Pomiary twardoci metali T. Gibas: Korund i jego zastosowanie w technice K. Oczo: Kształtowanie ceramicznych materiałów technicznych R. Pampuch: Materiały ceramiczne M. Wysiecki: Nowoczesne materiały narzdziowe

5 wiczenie 5 CHARAKTERYSTYKA ZIAREN CIERNYCH WYBRANYCH CERAMICZNYCH MATERIAŁÓW CIERNYCH Cel Zapoznanie si z podstawowymi rodzajami materiałów ciernych pochodzenia naturalnego i sztucznego. Przedstawienie charakterystyki ziaren ciernych typowych ceramicznych materiałów ciernych (twardych i supertwardych) przeznaczonych do wyrobu narzdzi ciernych, jak i do obróbki lunym cierniwem. Zapoznanie si z klasyfikacj wymiarow ziarna ciernego do narzdzi ciernych spojonych. Przedstawienie moliwoci zastosowania badanych materiałów ciernych. Materiały cierne: naturalne, sztuczne ogólna charakterystyka. Wielko, kształt ziaren ciernych - metodyka bada. 1. Dokona wyboru kilkunastu preparatów mikroskopowych ziaren ciernych (co najmniej 10) rónych pod wzgldem rodzaju materiału ciernego oraz wielkoci ziaren ciernych. 2. Dobra odpowiednie powikszenie mikroskopu. 3. Przeprowadzi pod mikroskopem obserwacj ziaren ciernych. 4. Dla kadego preparatu mikroskopowego ziaren ciernych: a) opisa zabarwienie i stopie przeroczystoci materiału ciernego, b) oceni ostro krawdzi i naroy pod ktem przydatnoci badanego materiału ciernego do zastosowania do okrelonego rodzaju obróbki wykaczajcej, c) dokona pomiaru wielkoci ziaren ciernych, okreli zakres wielkoci ziaren ciernych oraz przybliony procentowy skład ziarnowy preparatu, d) zaszeregowa do odpowiedniego numeru wg klasyfikacji wymiarowej ziaren ciernych wg PN - 76/M-59107, e) na podstawie kryteriów klasyfikacji kształtowej okreli kształt ziaren ciernych (w przypadku wystpowania wicej ni jednego kształtu okreli w przyblieniu % udziału kadego kształtu ziaren w preparacie), a nastpnie zgodnie z ilociow metod oceny kształtu ziarna ciernego poda współczynnik kształtu ziarna. 5. Dla kadego badanego rodzaju materiału ciernego okreli moliwoci jego zastosowania do obróbki wykaczajcej. Notatki z wykładów z przedmiotów: Ceramika narzdziowa E. Jankowski, S. Skupiski: Materiały i wyroby cierne K. Woniak: Materiały cierne wytwarzanie i własnoci

6 wiczenie 6 NARZDZIA CIERNE: SPOJONE I NASYPOWE Cel Zapoznanie si z podstawowymi rodzajami narzdzi ciernych: a) spojonych spoiwami ceramicznymi, ywicznymi, gumowymi i metalowymi, b) nasypowych. Zapoznanie si z budow typowych narzdzi ciernych spojonych i nasypowych. Zapoznanie si z systemem oznacze narzdzi ciernych. Przedstawienie moliwoci zastosowania badanych narzdzi ciernych. Narzdzia cierne: spojone, nasypowe, pasty cierne ogólna charakterystyka. Rodzaje spoiw stosowanych do wytwarzania narzdzi ciernych spojonych i nasypowych. Rola spoiwa w narzdziu ciernym. Materiały cierne: naturalne, sztuczne ogólna charakterystyka. Charakterystyka narzdzi ciernych: twardo narzdzia, struktura narzdzia, wielko ziarna ciernego, rodzaj i gatunek materiału ciernego. Procesy wytwarzania narzdzi ciernych spojonych i nasypowych. ciernice konwencjonalne, ciernice supertwarde ogólna charakterystyka, zastosowanie. 1. Sporód udostpnionych na zajciach narzdzi ciernych dokona wyboru kilkunastu narzdzi ciernych (co najmniej 5 nasypowych i 5 spojonych). 2. Przeprowadzi wizualn obserwacj okiem nieuzbrojonym a nastpnie pod mikroskopem narzdzi ciernych nasypowych z punktu widzenia: a) rodzaju materiału ciernego, b) rodzaju podłoa, c) rodzaju spoiwa, d) wielkoci ziaren ciernych. 2. Przeprowadzi wizualn obserwacj narzdzi ciernych spojonych z punktu widzenia: a) rodzaju materiału ciernego, b) rodzaju i objtoci spoiwa, c) wielkoci ziaren ciernych, d) porowatoci. 3. Przeprowadzi test własnoci ciernych otrzymanych narzdzi ciernych spojonych z punktu widzenia łatwoci zarysowania płytek: stalowych, miedzianych, spieku ceramicznego, szkła, wglika spiekanego. 4. Oceni przydatno badanego narzdzia ciernego do obróbki testowanych materiałów. Notatki z wykładów z przedmiotów: Ceramika narzdziowa E. Jankowski, S. Skupiski: Materiały i wyroby cierne K. Woniak: Materiały cierne wytwarzanie i własnoci