Kompozyty Ceramiczne. Materiały Kompozytowe. kompozyty. ziarniste. strukturalne. z włóknami

Podobne dokumenty
σ c wytrzymałość mechaniczna, tzn. krytyczna wartość naprężenia, zapoczątkowująca pękanie

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH


Kompozyty. Czym jest kompozyt


CHARAKTERYSTYKA KOMPOZYTÓW Z UWZGLĘDNIENIEM M.IN. POZIOMU WSKAŹNIKÓW WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH, CENY.

MATERIAŁY SUPERTWARDE

Wyznaczanie odporności na pękanie tworzyw ceramicznych metodą nakłuć wgłębnikiem Vickersa

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 097

30/01/2018. Wykład VII: Kompozyty. Treść wykładu: Kompozyty - wprowadzenie. 1. Wprowadzenie. 2. Kompozyty ziarniste. 3. Kompozyty włókniste

Wykład VII: Kompozyty. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Technologia i zastosowanie

A. PATEJUK 1 Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa ul. S. Kaliskiego 2, Warszawa

III Konferencja: Motoryzacja-Przemysł-Nauka ; Ministerstwo Gospodarki, dn. 23 czerwiec 2014

Wpływ naprężeń cieplnych na właściwości mechaniczne ziarnistych kompozytów ceramicznych GRZEGORZ GRA,JJOWSKI, LUDOSLA W STOBIERSKI

Nanokompozytyna osnowie ze stopu aluminium zbrojone cząstkami AlN

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 097

Nauka o Materiałach. Wykład IV. Polikryształy I. Jerzy Lis

Wykład IV: Polikryształy I. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

FRIALIT -DEGUSSIT Ceramika Tlenkowa. Materiały, zastosowanie i właściwości

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

30/01/2018. Wykład IX: Dekohezja. Treść wykładu: Dekohezja - wprowadzenie. 1. Dekohezja materiałów - wprowadzenie.

Materiały kompozytowe. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Wykład X: Dekohezja. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

FRIALIT -DEGUSSIT Ceramika Tlenkowa. Materiały, zastosowanie i właściwości

Rok akademicki: 2017/2018 Kod: NIM MM-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Materiałoznawstwo metali nieżelaznych

Tlenkowe Materiały Konstrukcyjne

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: RBM ET-s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PĘKANIE. Dekohezja. Wytrzymałość materiałów. zniszczenie materiału pod wpływem naprężeń

FRIALIT -DEGUSSIT Ceramika Tlenkowa. Materiały, zastosowanie i właściwości

KONSTRUKCYJNE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE PRZEZNACZONE DO WYSOKOOBCIĄŻONYCH WĘZŁÓW TARCIA

Czym jest kompozyt. Kompozyt jest to materiał utworzony z co najmniej dwóch komponentów mający właściwości nowe (lepsze) w stosunku do komponentów.

Dekohezja materiałów. Przedmiot: Degradacja i metody badań materiałów Wykład na podstawie materiałów prof. dr hab. inż. Jerzego Lisa, prof. zw.

Technologia ceramiki: -zaawansowanej -ogniotrwałej Jerzy Lis, Dariusz Kata Katedra Technologii Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Ćwiczenie nr 2 Temat: Umocnienie wydzieleniowe stopu Al z Cu

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI POWLOK CERAMICZNYCH NA BAZIE CYRKONU NA TRYSKANYCH NA STOP PA30

Polikryształy Polikryształy. Polikryształy podział

Odpuszczanie (tempering)

Właściwości cieplne Stabilność termiczna materiałów. Stabilność termiczna materiałów

MATERIAŁOZNAWSTWO. dr hab. inż. Joanna Hucińska Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 128 (budynek Żelbetu )

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 7

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL BUP 16/16

Struktura krystaliczna i amorficzna metali

Wykład XI: Właściwości cieplne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Nauka o Materiałach. Wykład XI. Właściwości cieplne. Jerzy Lis

ATLAS STRUKTUR. Ćwiczenie nr 25 Struktura i właściwości materiałów kompozytowych

Materiałoznawstwo optyczne CERAMIKA OPTYCZNA

KOMPOZYTY Ti3Al-ZrO2

KOMPOZYTY Al2O3-SiCw

Wytrzymałość Materiałów

Zadania badawcze realizowane na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

Spieki ceramiczne stosuje się wyłącznie do produkcji płytek wieloostrzowych, mocowanych mechanicznie w oprawkach narzędziowych.

Nowoczesne materiały konstrukcyjne : wybrane zagadnienia / Wojciech Kucharczyk, Andrzej Mazurkiewicz, Wojciech śurowski. wyd. 3. Radom, cop.

Sylabus modułu kształcenia/przedmiotu

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PLASTYCZNOŚĆ. Zmiany makroskopowe. Zmiany makroskopowe

WPŁYW KSZTAŁTU WTRĄCEŃ NA NAPRĘŻENIA CIEPLNE W KOMPOZYCIE REGULARNY ZrO2-Al2O3

30/01/2018. Wykład X: Właściwości cieplne. Treść wykładu: Stabilność termiczna materiałów

Synteza Nanoproszków Metody Chemiczne II

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: MIM SM-n Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Niestacjonarne

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA w elektronice

Nowoczesne stale bainityczne

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 15

Nowoczesne metody metalurgii proszków. Dr inż. Hanna Smoleńska Materiały edukacyjne DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO Część III

MATERIAŁY STOSOWANE NA POWŁOKI PRZECIWZUŻYCIOWE

Kompozyty i nanokompozyty ceramiczno-metalowe dla przemysłu lotniczego i samochodowego (KomCerMet)

Ze względu na sposób zamocowania w kanale kostnym: Ze względu na różnorodność rozwiązań konstrukcyjnych:

WyŜsza Szkoła InŜynierii Dentystycznej im. prof. Meissnera

MIKROSTRUKTURA I WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE TWORZYW Z WĘGLIKA KRZEMU

B A D A N I E W Y T R Z Y M A Ł O Ś C I K O M P O Z Y T Ó W W Ę G L O W Y C H

Badanie odporności na pękanie materiałów ceramicznych

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE II Composite Materials II. forma studiów: studia stacjonarne. Liczba godzin/tydzień: 2W, 2L PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Tematy Prac Magisterskich Katedra Inżynierii Stopów i Kompozytów Odlewanych

MATERIAŁOZNAWSTWO. Prof. dr hab. inż. Andrzej Zieliński Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 204

Materiały Kowalencyjne

30/01/2018. Wykład VI: Proszki, włókna, warstwy. Nauka o Materiałach. Treść wykładu:

Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH CERAMIKA TECHNICZNA I KONSTRUKCYJNA. Laboratorium. Rok akademicki 2015/16.

KOMPOZYTY Al2O3-Si3N4w

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: CIM s Punkty ECTS: 8. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Samopropagująca synteza spaleniowa

PL B1. Sposób wytwarzania kompozytów włóknistych z osnową polimerową, o podwyższonej odporności mechanicznej na zginanie

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: CTC s Punkty ECTS: 8. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. I. Wyżarzanie

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 687

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

ZESTAW ZAGADNIEŃ NA EGZAMIN MAGISTERSKI DLA KIERUNKU INŻYNIERIA BIOTWORZYW. Reologia biotworzyw

Wykład VI: Proszki, włókna, warstwy. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

KARTA TECHNICZNA AQUAFIRE

Materiały budowlane - systematyka i uwarunkowania właściwości użytkowych

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH

dr inż. Cezary SENDEROWSKI

PODKRYTYCZNE ROZPRZESTRZENIANIE SIĘ PĘKNIĘĆ W KOMPOZYTACH ZIARNISTYCH NA OSNOWIE Y-TZP

Stopy tytanu. Stopy tytanu i niklu 1

Transkrypt:

Kompozyty Ceramiczne Materiały Kompozytowe intencjonalnie wytworzone materiały składające się, z co najmniej dwóch faz, które posiadają co najmniej jedną cechę lepszą niż tworzące je fazy. Pozostałe właściwości nie powinny być istotnie gorsze. Cele wytwarzania kompozytów: poprawa właściwości; uzyskanie nowych właściwości; zmniejszenie masy; obniżka kosztów. Podział kompozytów ze względu na budowę kompozyty ziarniste z włóknami strukturalne duże wtrącenia długimi krótkimi laminaty dyspersyjne ułożonymi panele rozproszonymi 1

Podział kompozytów ze względu na rodzaj osnowy osnowa włókna długie włókna krótkie cząstki M M M P C P C P C polimerowa P P P P P P P P P metaliczna O P P O P P O P P ceramiczna P P P P P P P P P PMC - kompozyty z osnową polimerową, MMC - kompozyty z osnową metaliczną, CMC - kompozyty z osnową ceramiczną, Od czego zależą właściwości kompozytów? rodzaj osnowy; rodzaj fazy rozproszonej ilość fazy rozproszonej; rozkład wielkości cząstek fazy rozproszonej; kształty cząstek fazy rozproszonej; orientacja cząstek fazy rozproszonej; stan granic międzyfazowych; Doboru materiałów w kompozytach ceramicznych brak reakcji pomiędzy osnową i fazą rozproszoną; w kompozytach tlenkowych ograniczenia ze względu na reakcje tworzenia się tlenków złożonych; ograniczenia ze względu na materiał osnowy (Al 2 O 3, ZrO 2 ); 2

Doboru materiałów w kompozytach ceramicznych brak reakcji pomiędzy składnikami kompozytu wynika z równowagi w polu dwufazowym; Doboru materiałów w kompozytach nietlenkowych 1500 C w kompozytach nietlenkowych brak reakcji zależy od temperatury i/lub ciśnienia składników gazowych; ograniczenia ze względu na właściwości osnowy; Kompozyty strukturalne - laminaty Złożenie dwuwymiarowych elementów o zróżnicowanych właściwości. Ze względu na zróżnicowanie właściwości w warstwach na przemian występują naprężenia rozciągające i ściskające SiC-Al 2 O 3, Al 2 O 3 -ZrO 2,. 3

Kompozyty strukturalne - laminaty Kompozyty strukturalne - FGM Materiał gradientowy o skokowej (warstwy) lub ciągłej (wtrącenia) zmianie składu fazowego i właściwości. TiC Ti 3 SiC 2 Kompozyty strukturalne - FGM Al 2 O 3 szkło 4

Kompozyty ziarniste duże wtrącenia Wielkość cząstek powyżej 100 μm; Wtrącenia są sztywniejsze i twardsze niż osnowa; Część obciążeń przenoszona jest przez wtrącenia; Cząstki powinny być izometryczne i jednorodnie rozproszone; Bardzo silny wpływ stanu granic wtrącenie-osnowa na właściwości. Kompozyty ziarniste duże wtrącenia Cermety duże ziarna twardych faz ceramicznych o wysokich modułach sprężystości (do 90 % WC, TiC) jako wtrącenia spajane metalem (Co, Ni). Pęknięcia w fazie ceramicznej są hamowane na granicach poprzez odkształcenia plastyczne osnowy. Kompozyty ziarniste duże wtrącenia Beton do 70 % obj. piasku lub innego kruszywa w osnowie powstałej w reakcji hydratacji cementu. Poprawia wszystkie właściwości mechaniczne. Inne dodatki: włóka (pręty) metalowe, granulat polimerowy etc. 5

Wielkość cząstek od nanometrów do ułamka mikrometra; Wtrącenia nie muszą być sztywniejsze i twardsze niż osnowa; Cząstki mogą mieć zróżnicowane kształty, mikrostruktura powinna być jednorodna; Bardzo silny wpływ stanu granic wtrącenie-osnowa oraz stanu materiału w okolicach powierzchni międzyfazowych na właściwości kompozytu; a.- d. Mikro/nano kompozyty z wtrąceniami o różnych kształtach; e. Kompozyt z dwoma lub f. trzema niereaktywnych wzajemnie fazami; g. Nanowarstwy na granicach ziaren; h. Nano- lub mikrowłókna w nanoziarnistej osnowie; i. Duże wtrącenia w nanoziarnistej osnowie; a o > a w a o < a w ściskanie rozciąganie 6

odchylania pęknięcia (crack deflection) fragmentacja pęknięcia (crack branching) mostkowanie pęknięcia (crack bridging) 7

Wzmocnienie przez przemianę fazową osnowa korundowa, wtrącenia tetragonalnego dwutlenku cyrkonu (ZTA). Wzmocnienie przez przemianę fazową osnowa korundowa, wtrącenia tetragonalnego dwutlenku cyrkonu (ZTA). Korund + ZrO 2 Korund + 3Y-ZrO 2 Przemiana części ziaren ZrO 2 w fazę jednoskośną powoduje powstanie sieci mikrospękań. Wszystkie ziarna ZrO 2 są w fazie tetragonalnej ich przemianę powoduje pole naprężeń propagującej szczeliny. 8

abrasion volume, cm 3 2017-06-11 Korund + YAG kompozyty otrzymywane z zarodkowanych α-al 2 O 3 prekursorów współstrąconych węglanem amonu (dawsonit). Istotny wzrost odporności na ścieranie wielkość ziaren + naprężenia cieplne. ALON + TiN, TaN kompozyty prasowane na gorąco z proszków syntezowanych SHS z wtrąceniami powstającymi in situ; 1.5 > 8 MPa m 1/2 1.4 K Ic comp /K Ic ALON 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 Ta-N Ti-N fracture toughness 5 6 MPa m 1/2 0 10 20 30 40 50 mass fraction of Me in the starting powder, % 0.06 0.05 0.04 0.03 corundum wearability Ti-N 0.02 0.01 Ta-N 0.00 0 10 20 30 40 50 mass fraction of Me in the starting powder, % Korund + whiskery SiC 9

Korund + whiskery SiC % SiC 0 7 15 25 Gęstość, g/cm 3 3,9 3,8 3,8 3,7 Moduł Younga, GPa 340 340 350 390 Moduł właściwy, GPa/(g/cm 3 ) 87 89 92 105 Wytrzymałość, MPa 300 650 700 900 Moduł Weibulla 6 8 10 13 K Ic, MPam 1/2 4,5 5,5 6,0 8,0 Rozszerzalność cieplna, 10 6 K -1 8,0 8,0 7,0 6,0 Węglik, azotek + węglik, azotek, borek Wykorzystanie właściwości trudnospiekalnych materiałów, poprawa twardości i odporności na ścieranie SiC + B 4 C, SiC + TiB 2 ; Kompozyty z dużą ilością wtrąceń SiC, B 4 C + węgliki chromu; Poprawa właściwości cieplnych i tribologicznych Si 3 N 4 + h-bn; Kompozyty inne niż konstrukcyjne ALON + h-bn 10

Kompozyty inne niż konstrukcyjne LiI Al 2 O 3 Kompozyty porównanie Kompozyty porównanie 11

Kompozyty porównanie Kompozyty zastosowanie Kompozyty nie są nieznisczalne AA Flight 587 America s Cup 1999, łódź Young America 12

13