MIKROSTRUKTURA I WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE TWORZYW Z WĘGLIKA KRZEMU

CERAMIKA/CERAMICS vol. 96, 2006 PAPERS OF THE COMMISSlON ON CERAMIC SCIENCE, POLISH CERAMIC BULLETIN POLISH ACADEMY OF SCIENCES-KRAKÓW DIVISION, POLISH CERAMI C SOCIETY ISSN 0860-3340, ISBN 83-89541-86-6 MIKROSTRUKTURA I WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE TWORZYW Z WĘGLIKA KRZEMU AGNIESZKA GUBERNAT, LUDOSŁAW STOBIERSKI, G RZEGORZ GRABOWSKI Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki Specjalnej, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków; gubernat@uci.agh.edu.pl MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTfES OF SIC MA TERIALS Abstract To obtain a dense silieon carbide materials it is required to use the sintering activators, such as: boron and carbon or oxide additions, and which role is activation o f densification process. The additives modify also the microstructure of sinters, where properties of the created materials depend on the type of microstructure. The results of measurements madeon silieon carbide sintering, with activators: l) 0,5% boron+ l-10% carbon; 2) 5-20% Ah0 3 +Y 2 0 3 and 3) lo% Al 2 0 3 +Y 2 0 3 +Mg0, were presented in the work. lt was found that rightly chosen type and activating agents composition allow to obtain materials with an increase in bending strength and fracture toughness. l. Wprowadzenie Od wielu lat, wśród tworzyw ceramiki węglikowej szerokim zainteresowaniem cieszą się materiały wykonane z węglika krzemu. Materiały te charakteryzują się wieloma cennymi właściwościami, wśród których można wymienić: niską gęstość, bardzo wysoką twardość, bardzo dobrą odporność na korozję i erozję, wysoką odporność termiczną. O tych jak i o innych właściwościach fizykochemicznych SiC decyduje silne kowalencyjno-jonowe wiązanie występujące pomiędzy atomami krzemu i węgla. Silne kowalencyjno-jonowe wiązanie przyczynia się również do niskich współczynników dyfuzji własnej krzemu i węgla w strukturze SiC, co w połączeniu z wysokimi prężnościami parcjalnymi produktów rozkładu termicznego SiC, utrudnia uzyskanie gęstych spieków z czystego węglika krzemu. Dopiero wprowadzenie do proszku SiC odpowiednich pierwiastków lub związków chemicznych, aktywujących proces zagęszczania, pozwala otrzymać gęste spieki SiC. Do najczęściej stosowanych aktywatorów spiekania należą: l. Bor i węgiel [l]. Sugeruje się, że rolą węgla jest odtlenienie układu i wiązanie produktów rozkładu termicznego SiC, zaś rolą boru jest aktywowanie mechanizmów transportu masy wiodących do uzyskania gęstych, jednofazowych

206 A. GUBERNAT, L. STOBIERSKJ, G. GRABOWSKI spieków [2]. 2. Dodatki tlenkowe np. Ah03; Ah03+Y203; Ah03+Y203+MgO [3-5]. W tym przypadku uważa się, że w wyniku reakcji pomiędzy dodatkami tlenkowymi i pasywacyjną warstwą Si02 powstają aktywujące proces zagęszczania reaktywne fazy ciekłe. Wytworzone gęste materiały sąjednak wielofazowe. Na drodze spiekania pod ciśnieniem jak i spiekania bezciśnieniowego można wytworzyć, stosując obydwa rodzaje aktywatorów, gęste tworzywa, które różni zarówno mikrostruktura jak i właściwości mechaniczne. Stosując standardowe ilości boru (0,2-0,5%) i węgla (3-4%) wytwarza się jednofazowe spieki o drobnych, izometrycznych ziarnach, których wytrzymałość na zginanie wynosi od 300-400 MPa, zaś odporność na kruche pękanie zawiera się w granicach 2-4 MPa m 0 ' 5 Mikrostruktura i właściwości mechaniczne spieków SiC aktywowanych dodatkami tlenkowymi zależą od rodzaju i ilości dodatków. Stosowanie tlenkowych aktywatorów spiekania prowadzi do otrzymania tworzyw o większej wytrzymałości na zginanie (do 900MPa) i większej odporności na kruche pękanie (do 8 MPa m 0 ' 5 ) [6, 7]. Przyczyna tak znacznego zwiększenia zarówno wytrzymałości jak i odporności na kruche pękanie leży w zmianie charakteru zniszczenia z wskrośziarnowego spieków jednofazowych na międzyziarnowe w spiekach wielofazowych. W pracy przedstawiono badania nad wpływem aktywatorów spiekania na właściwości mechaniczne tworzyw SiC. Jako aktywatory spiekania zastosowano 0,5% dodatku boru i 1-10% dodatku węgla oraz dodatki tlenkowe o różnej ilości i różnym składzie pochodzące z układów: Ah03-Y20 3 i Ah03-Y20 3-Mg0. 2. Preparatyka i metodyka badań Rodzaj, skład i ilość aktywatorów spiekania węglika krzemu jak również zastosowaną technikę homogenizacji mieszanin wyjściowych zebrano w Tabeli l. Do sporządzenia mieszanin wyjściowych zastosowano proszki o submikronowym uziarnieniu i wysokiej czystości chemicznej. Użyto następujących proszków: l) a-sic (Starek UF-15); 2) boru amorficznego (nr kat. Fiuka 15580); 3) żywicy fenolowo-formaldehydowej "Nowolak", która po pirolizie pozostawia 50% swej masy w postaci węgla; 4) tlenku glinu (nr kat. Sigma-A/drich 26,774-0); 5) tlenku itru (nr kat. Sigma-A/drich 20,516-8) i 6) tlenku magnezu (Reachim). Granulaty spiekano pod ciśnieniem 25 MPa, w matrycy grafitowej. Temperatury spiekania i czasy wygrzewania dla poszczególnych mieszanin wyjściowych podano w Tabeli l. Uzyskane materiały poddano badaniom: gęstości pozomej (metodą hydrostatyczną), modułu Younga (metodą ultradźwiękową), wytrzymałości na zginanie (metodą trójpunktową), odporności na kruche pękanie (metodą trójpunktowego zginania belek z karbem i metodą wgłębnikową), twardości (metodą Knoopa), oraz obserwacjom mikrostruktury (mikroskop skaningowy i mikroskop transmisyjny). Skład fazowy próbek określano metodą rentgenowską (XRD), zaś skład pierwiastkowy posługując się mikroanalizatorem rentgenowskim (EDS). Wykonano również mapy

Mikrostruktura i wlaściwości mechaniczne tworzyw z węglika krzemu 207 rozkładu naprężeń cieplnych w badanych materiałach w oparciu o program komputerowy ProMechanica. Dane służące do obliczeń stanu naprężeń cieplnych w spiekach zebrano w Tabeli 2. Tabela l. Rodzaj, skład i ilość aktywatorów spiekania węglika krzemu oraz zastosowane techniki homogenizacji mieszanin wyjściowych Rodzaj aktywatorów bor i węgiel tlenek glinu i tlenek itru Skład aktywatorów [%wag.] - Ilość aktywatorów [%wag.] Rodzaj i czas homogenizacji 0,5%B; Młynek 1-10% c kulowy 12h 2150 C/0,5h Al203:Y203=60:40 (eutektyka o temp. lo; 15 i 20% l900 C/lh topnienia 1760-l8l0 C) Temperatura spiekania/ czas wygrzewania Al203:Y203=40:60 tlenek glinu młynek (skład Y AG-u o temp. 15; 20% i tlenek itru obrotowotopnienia 1930-1950 C) wibracyjny 1950 C/lh tlenek glinu, Al203:Y203:MgO= 5h 42:44:14 tlenek itru (obszar eutektyczny o 10% i tlenek temp. topnienia 1700- magnezu 1750 C) l850 C/0,5h Tabela 2. Dane służące do obliczeń stanu naprężeń cieplnych w spiekach Materiał Gęstość [g/cm 3 ] Moduł Younga E [GPa] W spółczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej a. [1/deg.] SiC 3,21 400 4 10" 6 grafit 2-2,25 oś c - 30; oś a - l 000 oś c-25 10-6 ; oś a- 2 10 6 granat itrowo-glinowy Y3Als012 4,55 300 7-8 10-6 3. Wyniki pomiarów Na Rys. l przedstawiono wyniki pomiarów gęstości względnej spieków SiC aktywowanych dodatkiem węgla od l do l 0%, przy stałym dodatku boru wynoszącym 0,5%. Wyniki pomiarów gęstości względnej i składu fazowego spieków aktywowanych różnymi dodatkami tlenkowymi zaprezentowano w Tabeli 3.

208 A. GUBERNAT, L. STOBIERSKI, G. GRABOWSKI... ~ e.. 99. ftl r:: 'CI Ql' 96 i :b! o 93. t; Ql' Ol 90 o 2 4 6 8 10 12 Dfo wag. węgla Rys. l. Gęstość względna spieków węglika krzemu w funkcji dodatku węgla Tabela 3. Gęstość względna i skład fazowy spieków aktywowanych różnymi dodatkami tlenkowymi Ilość Gęstość Skład dodatków [%wag.] Gęstość dodatków teoretyczna względna Skład fazowy [%wag.] AhOJ Y203 M go [g/cm 3 ] [%] 10 60 40-3,30 93±0,5 15 60 40-3,34 92±0,2 6H-SiC, 4H-SiC, Al203, AhY409 (YAM) 6H-SiC, 4H-SiC, Ah03, AlsY30 12 (YAG) 6H-SiC, 4H-SiC, Al203, 20 60 40-3,39 92±0,2 Al 5 Y3012 (YAG); C (grafit) 15 40 60-3,36 95±0,1-20 40 60 3,41 95±0,4 6H-SiC, 4H-SiC, AlsY3012 (YAG) 6H-SiC, 4H-SiC, Al 5 Y30 12 (YAG) 6H-SiC, 4H-SiC, 10 42 44 14 3,29 95±0,3 MgAl204, Al 5 Y301 2 (YAG) Rysunek 2 przedstawia ewolucję mikrostruktury spieków SiC wywołaną zróżnicowanym dodatkiem węgla. Pod mikrofotografiami SEM, zebranymi na Rys. 2 podano wartości średniej ekwiwalentnej średnicy ziaren d 2 i współczynnika kształtu F. Na Rysunku 3 uwidoczniono mikrostruktury materiałów spiekanych z dodatkami tlenkowymi. Na kolejnym Rys. 4 widnieją wyniki analizy EDS wytrąceń w spiekach zawierających aktywatory bor i węgiel (Rys. 4a) oraz aktywatory tlenkowe (Rys. 4b ). W Tabeli 4 przedstawiono wyniki badań modułu Y ounga i twardości K.noopa, natomiast na Rys. 5 wyniki pomiarów wytrzymałości na zginanie i odporności na kruche pękanie dla spieków SiC aktywowanych borem i węglem. Dla spieków aktywowanych różnymi dodatkami tlenkowymi w/w właściwości zebrano w Tabeli 5. Mapy rozkładu naprężeń cieplnych w materiałach SiC spiekanych z aktywatorami

Mikrostruktura i właściwości mechaniczne tworzyw z węglika krzemu 209 tlenkowymi przedstawiono na Rys. 6, zaś mapy rozkładu naprężeń cieplnych wokół pojedynczego, różnie zorientowanego wtrącenia pirografitu zilustrowano na Rys. 7. Rys. 2. d2=1,64±0,01 [J.Lm] F=1,40±0,01 d2=1,41±0,01 [J.Lm] F=1,38±0,01 Ewolucja mikrostruktury spieków SiC wywołana zmiennym dodatkiem węgla (SEM). Tabela 4. Moduł Younga i twardość Knoopa spieków SiC aktywowanych borem i węglem Moduł Younga E [GPa] Twardość Knoopa HK [GPa] (nacisk 5N) l 425±5,4 23,6±3,2 2 449±9,7 26,7±2,0 3 440±3,6 25,3±2,1 4 430±4,8 26,8±4,0 5 430±4,8 25,4±3,9 6 397±1 9,3 20,9±0,7 8 350±62,2 18,8±0,6 lo 311±57,7 15,0±1,3 %węgla Tabela 5. Właściwości mechaniczne i sprężyste spieków SiC aktywowanych dodatkami tlenkowymi Ilość dodatków [%wag.] Odporność na kruche Twardość pękanie [MPa m 05 ] Knoopa Wytrzymałość Moduł [GPa] nazginanie met. (nacisk [MPa] wgłębni- 5N) kowa met. trójpkt zginania belek z karbem Younga [GPa] lo 20,0±1,5 455,23±56,19 5,90±0,20 5,23±0,70 331,48±1,82 (60%Al203 15 18,2±0,7 470,14±19,69 5,66±0,36 4,80±0,49 307,82±2.73 +40%Y203) 20 11,7±2,3 498,22±49,34 5,61±0,29 5,42±0,50 313,46±3,10 15 (60%Ah03 18,2±2,1 470,19±100,54 4,87±0,29 5,65±0,76 340,25±2,83 20 +40%Y203) 18,9±1,8 450,34±60,21 5,23±0,16 5,80±0,19 315,41±3,12 (42%Al203 lo +44%Y203 17,3±1,7 440,09±90,45 5,24±0,11 6,21±0,40 341,82±4,01 +14%Mg0)

210 A. GUBERNAT, L. STOBIERSKJ, G. GRABOWSKI b) Rys. 3. Mikrostruktury materiałów SiC aktywowanych różnymi dodatkami tlenkowymi Rys. 4. Analizy EDS: a- wtrąceń w materiałach spiekanych z dodatkami boru i węgla i b - wytrąceń w materiałach spiekanych z dodatkami tlenkowymi 4. Dyskusja wyników badań Na podstawie pomiarów gęstości materiałów aktywowanych węglem i borem (Rys. l) można stwierdzić, że najwyższą gęstość względną (-100%) wykazują materiały jednofazowe, zwierające 0,5% boru i od 2 do 4% węgla. Spadek gęstości względnej spieków obserwowany wraz z przekroczeniem 4% dodatku węgla tłumaczy się pojawiającymi się w mikrostrukturze wtrąceniami fazy węglowej. Obecność ziaren fazy węglowej zidentyfikowano przy pomocy roikroanalizatora rentgenowskiego

Mikrostruktura i właściwości mechaniczne tworzyw z węglika krzemu 211 (EDS) podczas analizy mikrostruktury spieków (Rys. 4a). Na podstawie rentgenowskiej analizy fazowej stwierdzono, że wytrącenia to pirografit o odległości międzypłaszczyznowej ~002)=0,3358 nm. W omawianych tworzywach wyróżnić można zatem trzy charakterystyczne grupy: l) tworzywa z niedomiarem aktywatora węglowego (1-2%C) zawierające resztkową porowatość; 2) gęste, jednofazowe tworzywa o optymalnej zawartości aktywatora (2-4%C) oraz 3) kompozyty SiC-Cpirografit (>4%C). Obserwując mikrostruktury materiałów trawionych można zauważyć, że wzrost dodatku węgla powoduje zanikjednokierunkowego rozrostu ziaren, który dominuje w spiekach zawierających do 2% węgla. Ziarna w materiałach aktywowanych dodatkiem węgla powyżej 2% stają się coraz mniejsze im większy jest dodatek węgla, czego dowodem są pomiary współczynnika kształtu ziaren F i średniej ekwiwalentnej średnicy ziaren d2 (Rys. 2). Obecne liczne wtrącenia pirografitu skutecznie hamują przemieszczanie granic międzyziamowych, które są odpowiedzialne za rozrost ziaren. 6,6 -o- odporność na kruche pękanie -o- wytrzymałość na zginanie 560 ~ 510!_.!11 460 ~ 2' 410!!! ] 360 E 310% 3,6. 8 10 260 %wag. y,ęge Rys. 5. Wytrzymałość na zginanie i odporność na kruche pękanie spieków aktywowanych dodatkiem węgla w ilości od l do l 0% i stałym 0,5% dodatkiem boru. Rys. 6. Rozkład naprężeń cieplnych w materiałach zawierających aktywatory tlenkowe (+ napr. rozciągające [Pa]; - napr. ściskające [Pa]). a) Rys. 7. Charakter naprężeń cieplnych w osnowie wokół ziarna pirografitu gdy płaszczyzna osnowy jest a) równoległa do warstw grafitu i b) prostopadła do warstw grafitu.

212 A. GUBERNAT, L. STOBJERSKI, G. GRABOWSKI Właściwości mechaniczne materiałów SiC spiekanych z dodatkami węgla i boru zależą od stopnia zagęszczenia spieków, mikrostruktury i stanu naprężeń. Twardość Knoopa i moduł Y ouga maleją wraz ze wzrostem dodatku węgla, czyli ze wzrostem ilości wtrąceń pirografitu (Tabela 4). W grupie spieków jednofazowych o największej porowatości resztkowej (l-2%c) wytrzymałość na zginanie wzrasta wraz ze wzrostem stopnia spieczenia (Rys. 5). Najwyższą wytrzymałość posiadają materiały zawierające dodatek węgla od 3 do 5%, w których obserwowane są ziarna SiC mniejsze i bliższe izometrycznemu kształtowi w porównaniu z ziarnami w spiekach zawierających 1-2% węgla. Ponowny spadek wytrzymałości obserwowany jest w grupie tworzyw kompozytowych zawierających 6-10% węgla. Zmiany odporności na kruche pękanie wiążą się natomiast ze stanem naprężeń w materiałach dwufazowych. Anizotropia współczynników rozszerzalności cieplnej ziaren grafitu powoduje znaczne zróżnicowanie stanu naprężeń w obrębie samego ziarna jak i w obrębie osnowy (SiC). W ziarnie pirografitu, pod wpływem chłodzenia powstają naprężenia o charakterze rozciągającym w kierunku osi c natomiast w kierunku osi a o charakterze ściskającym. Rozkład naprężeń w osnowie zależy od orientacji ziarna i jego kształtu. Dla wydłużonych ziaren dla płaszczyzny równoległej do warstw grafitu w kierunku radialnym osnowa jest ściskana a w stycznym rozciągana. Z kolei dla płaszczyzny prostopadłej do warstw grafitu na stan naprężeń osnowy ma wpływ kształt ziarna pirografitu (Rys. 7). Przy krótszym boku ziarna w tej płaszczyźnie osnowa jest ściskana a przy dłuższym rozciągana. Taki stan naprężeń może powodować odchylanie propagującej szczeliny, która po zbliżeniu się do wtrącenia grafitu będzie się rozprzestrzeniać wzdłuż rozciąganych warstw o słabszym wiązaniu. Wydłużenie drogi pękania wpływa korzystnie na wzrost odporności na kruche pękanie w grupie kompozytów zawierających węgiel w ilości od 4 do 6% (Rys. 5). Rys. 8. Obraz (TEM) i mapa rozkładu naprężeń w układzie trzech sąsiadujących ziaren pirografitu (wartości naprężeń podano w Pa). Stan naprężeń w osnowie zmienia się wraz z pojawianiem się coraz liczniejszych wtrąceń. Sąsiedztwo kilku ziaren pirografitu wywołuje pomiędzy nimi

Mikrostroktura i właściwości mechaniczne tworzyw z węglika krzemu 213 w osnowie tworzenie obszarów o wysokich wartościach naprężeń rozciągających (Rys. 8). Przy większym udziale objętościowym grafitu efekt ten zaczyna dominować, co tłumaczy obniżenie odporności na kruche pękanie i wytrzymałości na zginanie gdy zostanie przekroczony 6% dodatek węgla. Naprężenia rozciągające są tak silne, że doprowadzają do spękań osnowy kompozytu (ziaren SiC) (Rys. 9). W grupie spieków jednofazowych, gdzie nie obserwuje się obecności naprężeń cieplnych (l-4%c) odporność na kruche pękanie utrzymuje się na stałym poziomie (Rys. 5). Rys. 9. Mikrospękania osnowy SiC wywołane przez naprężenia cieplne. Gęstość względna materiałów prasowanych na gorąco z dodatkami tlenkowymi wynosi od 92 do 96% (Tabela 3). Stwierdzono, że jak na ten proces jest to niski stopień spieczenia, który tłumaczy się zamykaniem w obrębie materiału gazowych produktów karbotermicznej redukcji tlenków aktywujących spiekanie. Niezależnie od ilości, składu i rodzaju dodatków tlenkowych w składzie fazowym omawianych materiałów zidentyfikowano fazy będące pozostałościami po aktywatorach tlenkowych (Tabela 3). Główną fazą zidentyfikowaną za pomocą metody XRD jest granat itrowo-glinowy (Y AG), stwierdzono również obecność wolnych tlenków oraz, w materiałach aktywowanych tlenkiem magnezu, obecność spinelu magnezowo-glinowego. Fazy obecne w materiałach aktywowanych tlenkami rozróżnialne są na obrazach mikrostruktur, co pokazano za pomocą analizy składu pierwiastkowego (Rys. 4b). Ziarna w materiałach spiekanych z dodatkami tlenkowymi są we wszystkich rozpatrywanych przypadkach bardzo drobne, obłe o jednolitym rozmiarze (>l!jm), często przy znacznych udziałach wagowych dodatków zatopione w fazach tlenkowych stanowiących pozostałości po aktywatorach (Rys. 3). Tego t)ipu obserwacje nasuwają hipotezę o obecności w procesie zagęszczania reaktywnych faz ciekłych.

214 A. GUBERNAT, L. STOBIERSKJ, G. GRABOWSKI a) b) c) Właściwości mechaniczne materiałów SiC spiekanych z aktywatorami tlenkowymi zależą od udziału objętościowego powstałych w toku spiekania faz tlenkowych i od obecnego w spiekach stanu naprężeń cieplnych. Im większy jest udział objętościowy faz tlenkowych tym niższe obserwuje się wartości modułu Y ounga i twardości Knoopa (Tabela 6), czego przykładem są tworzywa spiekane z mieszaninami tlenków Ah03+Y203 = 60%:40% w ilości od 10 do 20% wag.. We wszystkich analizowanych przypadkach wytrzymałość na zginanie jest porównywalna z wytrzymałością na zginanie gęstych, jednofazowych spieków SiC (0,5%B+2-4%C) i wynosi około 500 MPa. Natomiast odporność na kruche pękanie, niezależnie od rodzaju, ilości i składu aktywatorów tlenkowych jest wyższa o 20-30% w stosunku do materiałów jednofazowych aktywowanych borem i węglem, a porównywalna do materiałów kompozytowych zawierających pirografit. Stwierdzono, że głównym powodem wzrostu odporności na kruche pękanie, w porównaniu do spieków jednofazowych, jest wydłużenie drogi pękania. Zaobserwowano, że celowo zainicjowane pęknięcie biegnie głównie po granicach międzyziarnowych lub międzyfazo Rys. 10. Bieg celowo zainicjowanego pęknięcia w spiekach SiC aktywowanych dodatkami tlenkowymi (a i b) jednofazowych poprzez ziarna (Rys. lo). wych, podczas gdy w gęstych materiałach i w spiekach jednofazowych aktywowanych borem i węglem (c). Zebrane dotychczas dane nie pozwalają jednoznacznie stwierdzić, czy granice zostają osłabione przez obecność na nich faz tlenkowych czy też obecny na nich stan naprężeń sprawia, ze propagująca szczelina biegnie wzdłuż granic. Czynnikiem wpływającym na wartości krytycznego współczynnika naprężeń K 1 c jest również obecny w materiałach stan naprężeń cieplnych, wywołany różnymi współczynnikami rozszerzalności cieplnej a. węglika krzemu (osnowy) i zidentyfikowanych wytrąceti faz tlenkowych (Tabela 3). Wykonując mapy rozkładu naprężeń przyjęto, że główną fazą tlenkową istniejącą we wszystkich analizowanych materiałach jest granat itrowo-glinowy, który charakteryzuje się izotropowym i dwukrotnie większym współczynnikiem a. w porównaniu ze współ-

Mikrostruktura i właściwości mechaniczne tworzyw z węglika krzemu 215 czynnikiem a dla węglika krzemu. Taki stan rzeczy sprawia, ze w trakcie chłodzenia w osnowie, którą jest węglik krzemu, powstają naprężenia o charakterze ściskającym skierowane stycznie do powierzchni ziarno-osnowa, natomiast w ziarnach wytrąceń naprężenia o charakterze rozciągającym. Układ ten jest korzystny dla podnoszenia odporności na kruche pękanie poprzez blokowanie propagacji szczeliny. W badanych materiałach SiC, których spiekanie aktywowano tlenkami, zaobserwowano również rozgałęzianie pęknięcia i jego fragmentację; wymienione zjawiska mogą również wpływać na podniesienie efektywnej energii pękania, czyli powodować wzrost odporności na kruche pękanie omawianych tworzyw. 5. Podsumowanie Aktywatory spiekania, ich rodzaj oraz ilości użyte w wytwarzaniu gęstych materiałów z węglika krzemu modyfikują ich mikrostrukturę. Jednocześnie dodatki te powodują wytworzenie stanu naprężeń cieplnych, których obecność może w znacznym stopniu wpływać na właściwości mechaniczne, tj. wytrzymałość na zginanie i odporność na kruche pękanie. Racjonalny dobór ilości i jakości aktywatorów tlenkowych pozwala uzyskiwać tworzywa o wysokich wartościach obu parametrów (wytrzymałość na zginanie::::::soo MPa; odporność na kruche pękanie ::::::S-6 MPa m 0 5 ). Pracafinansowana w ramach umol1jl KBN 7T08A 052 27. LITERATURA [l] Prochazka S.: The Role of Boron and Carbon in the Sintering of Silieon Carbide, in: P. Propper (Ed.), Special Ceramics vol.6, British Ceramie Research Association, Stoke-on -Trent, 1975, s. 171-182. [2] Gubernat A.: Rola boru i węgla w spiekaniu węglika krzemu, Praca doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków, 2001. [3] Alliegro R.A., Coffin L.B., Tinklepaugh J.R.: J. Amer. Ceram. Soc., 39, (1956), 386. [4] Lange F.F.: J. Mat. Sci., 10, (1975), 314-320. [5] Foster D., Thompson D.P.: J. Europ. Ceram. Soc., 19, (1999), 2823-2831. [6] She I.H., Ueno K.: Mat. Res. Buli., 34, 10111 (1999), 1629-1636. [7 Sciti D., Bellosi A.: J. Mat. Sci., 38, (2000), 3849-3855. [8] Kelly B.T.: Physics of Graphite, in: J. H. Gittus (Ed.), Applied Science Publishers, London and New Jersey, 1981, s. 62-259. [9] Materiały dostępne na stronie www. redoptics.com/undoped-y AG-crystals.htm.