Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 63, Issue: 4, 2011
  • pp: 802-808

download: article (PL)

Manufacturing and properties of materials from the corundum/γ-alon system

Abstract (EN)

Alumina and alumina based materials are widely used as machine parts, cutting tools, abrasive and refractory materials, ceramic armours and even biomaterials. Polycrystalline g -alon, the solid solution of alumina and aluminium nitride with spinel structure, and related materials have also great potential for application as high-performance structural ceramics due to good mechanical and thermal properties. The aim of the present work was to manufacture materials in the alumina/ g -alon system, showing a wide range of compositions, and study their microstructure and mechanical properties. Mixtures of commercial alumina and SHS derived g -alon powders were hot-pressed at 1750°C for 1 h. It was found that the chemical reaction between corundum and aluminium oxynitride occurred during the hot-pressing, resulting in the formation of g -alon phase of different chemical composition. The highest value of fracture toughness was reached by the composite material containing about 40 wt% g -alon while the single-phase oxynitride materials had the highest bending strength. The observed changes in mechanical properties can be correlated to the chemical and phase composition, microstructure and specific residual stress distribution.

Keywords (EN): Corundum, γ-alon, Composites, Mechanical properties, Microstructure

Otrzymywanie i właściwości materiałów w układzie korund/γ-alon

Domagała J., Zientara D., Rutkowski P., Grabowski G., Lis J., Bućko M.M.

Abstract (PL)

Korund oraz materiały na jego bazie są szeroko wykorzystywane jako elementy maszyn, narzędzia skrawające i ścierne, materiały ogniotrwałe, osłony antybalistyczne czy też biomateriały. Również materiały zawierające tlenoazotek glinu o strukturze typu spinelu, g-alon, ze względu na specyficzne połączenie właściwości mechanicznych i cieplnych, cieszą się dużym zainteresowaniem jako wysokotemperaturowe tworzywa konstrukcyjne. Wprowadzenie do korundowej osnowy wtrąceń g -alonu powoduje istotną poprawę jego właściwości mechanicznych i tribologicznych zwłaszcza w temperaturach powyżej 1000°C. Celem pracy było wytworzenie materiałów w układzie korund/ g -alon o szerokim zakresie składów, a także zbadanie ich mikrostruktury i właściwości mechanicznych. Mieszaniny proszków, handlowego korundu i otrzymanego metodą SHS g -alonu, spiekano pod ciśnieniem 25 MPa w 1750°C przez 1 h. Stwierdzono, że w trakcie spiekania dochodzi do reakcji chemicznej pomiędzy korundem a g -alonem z wytworzeniem tlenoazotku glinu o innym składzie chemicznym. Największą wartość odporności na kruche pękanie uzyskał materiał kompozytowy zawierający ok. 40 % mas. tlenoazotku glinu, podczas gdy najwyższą wytrzymałością na zginanie cechowały się jednofazowe materiały złożone z g -alonu. Obserwowane zmiany właściwości mechanicznych można skorelować ze składem chemicznym, składem fazowym, mikrostrukturą oraz specyficznym rozkładem naprężeń resztkowych.

Keywords (PL): korund, γ-alon, kompozyty, właściwości mechaniczne, mikrostruktura

return…