Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 69, Issue: 3, 2017
  • pp: 272-278

download: article (EN)

Electrical discharge machinable alumina zirconia niobium carbide composites - Influence of stabilizer content

Abstract (EN)

Manufacturing of customized components of hard and tough structural ceramics by conventional technologies suffers from high cost in the final hard machining step. Electric discharge machining can be a cost efficient alternative as the machining process is contact-free and thus material removal becomes independent on mechanical properties. To be ED-machinable, ceramics require a certain electrical conductivity, which can be achieved by addition of an electrically conductive phase. In this study materials containing a micron-size conductive dispersion of 24 vol.% of niobium carbide in a sub-micron-size matrix of zirconia toughened alumina containing 17 vol.% of zirconia of various yttria stabilizer contents were studied. Starting powders were alloyed by a mixing and milling process in 2-propanol and samples were produced by subsequent hot pressing at 1525 °C for 2 h at 40 MPa axial pressure in a graphite die. Mechanical properties, microstructure and phase composition were studied. The ED-machinability in a wire cutting process was investigated with respect to machining speed, surface quality and ED-induced subsurface damage. It was found that yttria stabilizer content affects mechanical properties. A maximum fracture resistance was found at a stabilizer content of 1 mol.% while bending strength varied little with stabilizer content. ED-machinability was unaffected by stabilizer content.

Keywords (EN): ZTA, ZrO2, Al2O3, NbC, Electrical discharge machining, Mechanical properties

Kompozyty tlenek glinu - tlenek cyrkonu - węglik niobu do obróbki elektroerozyjnej - wpływ zawartości stabilizatora

Schmitt-Radloff U., Kern F., Gadow R.

Abstract (PL)

Wysokie koszty finalnej obróbki skrawaniem negatywnie oddziałują na wytwarzanie na zamówienie komponentów z twardej i wytrzymałej ceramiki konstrukcyjnej za pomocą tradycyjnych technologii. Obróbka elektroerozyja może stanowić kosztowo efektywną alternatywę, ponieważ proces obróbki jest bezkontaktowy i dlatego usuwanie materiału staje się niezależne od właściwości mechanicznych. Aby być obrabialną elektroerozyjnie, ceramika wymaga pewnej przewodności elektrycznej, którą można osiągnąć poprzez dodanie fazy przewodzącej elektrycznie. W niniejszej pracy badano materiały zawierające przewodzącą dyspersję węglika niobu w ilości 24% obj. w submikronowej osnowie tlenku glinu wzmacnianego tlenkiem cyrkonu, która zawierała 17% obj. tego tlenku z różną zawartością stabilizatora. Wyjściowe proszki homogenizowano drogą mieszania i mielenia w 2-propanolu, a próbki wytwarzano poprzez następcze prasowanie na gorąco w 1525 °C przez 2 h pod jednoosiowym ciśnieniem 40 MPa w formie grafitowej. Zbadano właściwości mechaniczne, mikrostrukturę i skład fazowy. Obrabialność elektroerozyjną w procesie cięcia włóknem badano w odniesieniu do szybkości obróbki, jakości uzyskanej powierzchni i podpowierzchniowego uszkadzania, wywołanego obróbką elektroerozyjną. Stwierdzono, że zawartość stabilizatora w postaci tlenku itru oddziałuje na właściwości mechaniczne. Maksymaną odporność na pękanie stwierdzono przy udziale stabilizatora wynoszącym 1% mol., podczas gdy wytrzymałość na zginanie zmieniała się nieznacznie wraz z zawartością stabilizatora. Obrabialność elektroerozyjna nie zależała od zawartości stabilizatora.

Keywords (PL): ZTA, ZrO2, Al2O3, NbC, obróbka elektroektroerozyjna, właściwości mechaniczne

return…