Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 66, Issue: 4, 2014
  • pp: 440-445

download: article (PL)

The synthesis and sintering of tantalum diboride TaB2 using SPS method

Abstract (EN)

Ceramic materials composed of a matrix based on borides, carbides and nitrides of transition metals have strong covalent bonds and high melting points over 3000°C. These materials show stability of physical and mechanical properties over a wide temperature range, and therefore can be used as responsible components of thermal protections, machine parts working at high temperatures or other elements for applications which require a resistance to oxidation. This paper presents reactive sintering as a method of the obtaining tantalum diboride TaB2. The synthesis of tantalum and boron powders and the sintering process were carried out in a single technological stage using the SPS/FAST method (Spark Plasma Sintering, Field Assisted Sintering Technology). Sintering processes were carried out for 5 min at a temperature of 2200 °C. Heating rates ranged from 50 °C/min to 400 °C/min. The study aimed to determine the influence of heating rate on the microstructure and properties of the sintered materials. The results of X-ray phase composition and SEM analyses are presented. The density by hydrostatic method, Young's modulus by ultrasonic method, and hardness by Vickers’ indentation were also determined for a complete characterization of the materials.

Keywords (EN): : Tantalum diboride, Synthesis, SPS/FAST sintering, Reaction sintering

Synteza i spiekanie dwuborku tantalu metodą SPS

Laszkiewicz-Łukasik J., Putyra P., Jaworska L., Podsiadło M.

Abstract (PL)

Materiały ceramiczne o osnowie borków, węglików i azotków metali przejściowych charakteryzują się silnymi wiązaniami kowalencyjnymi oraz wysoką temperaturą topnienia (powyżej 3000 °C). Ceramikę tę charakteryzuje stabilność właściwości fizyko-mechanicznych w szerokim zakresie temperatur, dlatego materiały te mogą znaleźć zastosowanie m.in. na odpowiedzialne komponenty ochrony termicznej, części maszyn pracujące w wysokich temperaturach oraz inne, od których wymagana jest także odporność na utlenianie. W artykule omówiono metodę spiekania reakcyjnego materiałów o osnowie dwuborku tantalu TaB2. Syntezę proszków tantalu i boru oraz proces spiekania przeprowadzono w jednym etapie technologicznym przy zastosowaniu metody SPS/FAST (ang. spark plasma sintering, field assisted sintering technology). Procesy spiekania przeprowadzono w temperaturze 2200 °C. Czas spiekania wynosił 5 min. Prędkość nagrzewania mieściła się w zakresie od 50 °C/min do 400 °C/min. Badania miały na celu określenie wpływu szybkości nagrzewania na mikrostrukturę i właściwości otrzymanych spieków. W pracy zaprezentowano wyniki analiz składu fazowego i mikrostruktury otrzymanych próbek, które przeprowadzono odpowiednio metodą dyfrakcyjną i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Dla pełnej charakterystyki materiałów wykonano również pomiary gęstości metodą hydrostatyczną, modułu Younga metodą ultradźwiękową oraz twardości metodą Vickersa.

 

Keywords (PL): dwuborek tantalu, synteza, spiekanie SPS/ FAST, spiekanie reakcyjne

return…