Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 66, Issue: 4, 2014
  • pp: 435-439

download: article (PL)

Sintering the selected transition metal carbides without activators by SPS method

Abstract (EN)

This paper presents results of sintering transition metal carbides without the addition of sintering activators. The groups of transition metal carbides include compounds derived from the direct connection of metal with carbon; the former one belongs to the groups from IV to VI of the Periodic Table of Elements. The mechanical properties of sintered carbides are determined mainly by the densification and grain size of a sintered material. The high melting temperature and low self-diffusion coefficients make it difficult to obtain fully dense carbide materials. In the case of conventional sintering method of metal-like carbides activating additives are used or the sintering process is carried out with the addition of metals e.g. cobalt, nickel or molybdenum. During the study, the sintering titanium, zirconium, vanadium, niobium and tantalum carbide powders was carried out without activating additives by using the Spark Plasma Sintering method. Samples were sintered at 2200 °C. Sintering time was 5 min and 30 min. Microstructure was observed by using scanning electron microscopy, and densities, Young's moduli and hardness were measured. The best properties were obtained for the zirconium carbide powder sintered for 30 min. For this material, the relative density and Young's modulus was 98% and about 93% of the theoretical value, respectively.

Keywords (EN): Carbides, SPS, Microstructure, Density, Young's modulus

Spiekanie bez aktywatorów metodą SPS węglików wybranych metali przejściowych

Figiel P., Wyżga P., Rozmus M., Laszkiewicz-Łukasik J.

Abstract (PL)

W pracy przedstawiono wyniki spiekania metodą SPS (ang. spark plasma sintering) węglików metali przejściowych bez dodatku aktywatorów spiekania. Do grupy węglików metali przejściowych, nazywanych również metalopodobnymi lub interstycjalnymi, zaliczamy związki utworzone z bezpośredniego połączenia metali, z grup IV-VI układu okresowego pierwiastków, z węglem np.: TiC, ZrC, VC, NbC i TaC. Połączenie trzech rodzajów wiązań: kowalencyjnego, jonowego i metalicznego, w strukturze węglików metalopodobnych sprawia, że wytworzone z nich tworzywa łączą cechy materiałów ceramicznych i metalicznych, wykazując zarówno wysoką twardość, jak i dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne. Właściwości mechaniczne spieków węglikowych determinowane są przez stopień ich zagęszczenia oraz rozmiar ziaren w spieku. Wysokie temperatury topnienia oraz niskie współczynniki samodyfuzji powodują, że trudno jest uzyskać spieki o dużym stopniu zagęszczenia. W przypadku spiekania swobodnego węglików metalopodobnych stosuje się dodatki aktywujące lub prowadzi się spiekanie z dodatkiem metali (np. kobaltu, niklu lub molibdenu). W ramach prowadzonych badań podjęto próbę spiekania proszków węglika tytanu, cyrkonu, wanadu, niobu i tantalu metodą SPS, bez dodatków aktywujących spiekanie. Procesy przeprowadzono w temperaturze 2200 °C i przy dwóch różnych czasach spiekania: 5 min i 30 min. Na otrzymanych próbkach wykonano analizy mikrostruktury z użyciem elektronowego mikroskopu skaningowego oraz pomiary gęstości, modułu Younga i twardości.

Keywords (PL): węgliki, SPS, mikrostruktura, gęstość, moduł Younga

return…