.png)
.png)
Послать статью по эл. почте 
Влияние упрочняющих добавок на характеристики композита TiC‒Al2O3 трибологического назначения, полученного СВС
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-9-47-55
Аннотация
Предпринята попытка получения с помощью самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) композита TiC‒Al2O3, обладающего высокой плотностью, однородной микроструктурой и отличными механическими свойствами для его использования в агрессивных средах. Для этого были изучены вводимые в композит TiC‒Al2O3 добавки разных армирующих компонентов: порошкообразный пластичный никель в количестве 5‒20 мас. %, а также Al2O3 и ZrO2 (1 М раствор) с добавкой и без добавки Ni и проведен СВС в сочетании с методом прямого уплотнения. Исследовано влияние содержания Ni и добавок Al2O3 и ZrO2 на фазовый состав, уплотнение, микроструктуру и механические свойства синтезированного композита TiС‒Al2O3. Установлено, что наилучшие результаты получаются при введении в состав композита TiC‒Al2O3 5 мас. % Ni. Однако при содержании Ni более 5 мас. % в присутствии добавок Al2O3 и ZrO2 нарушается ход химических реакций взаимодействия между исходными реагентами и характеристики композита ухудшаются. Поэтому для получения высокоплотного композита TiC‒Al2O3, обладающего гомогенизированной морфологией и не имеющего аналогов по механическим свойствам, авторы предлагают в состав композита вводить добавку 5 мас. % Ni. Можно предположить, что полученные композиты могут успешно использоваться в агрессивных средах и трибологических областях.
Об авторах
Д. Х. A. БесисаЕгипет
г. Хелуан
З. И. Заки
Египет
г. Хелуан
г. Таиф
А. М. М. Амин
Египет
г. Хелуан
Ю. М. З. Ахмед
Египет
г. Хелуан
Е. М. М. Эвайс
Египет
г. Хелуан
Список литературы
1. Kecskes, L. J. Dynamic consolidation of combustionsynthesized alumina‒titanium diboride composite ceramics / L. J. Kecskes, A. Niller, T. Kottke, K. V. Logan, G. R. Villalobos // J. Am. Ceram. Soc. ― 1996. ― Vol. 79. ― P. 2687‒2695.
2. Elazar, Y. G. Dense high-temperature ceramics by thermal explosion under pressure / Y. G. Elazar, I. Gotman // J. Eur. Ceram. Soc. ― 1999. ― Vol. 19. ― P. 2381‒2393.
3. Mao, D. S. Mechanical properties and fracture behaviour of Al2O3‒TiC‒Co advanced ceramics / D. S. Mao, J. Li // J. Mater. Sci. Lett. ― 1997. ― Vol. 16. ― P. 537‒540.
4. Wahi, R. P. Fracture behaviour of composites based on Al2O3‒TiC / R. P. Wahi, B. Ilschner // J. Mater. Sci. ― 1980. ― Vol. 15. ― P. 875‒885.
5. Goldstein, A. Al2O3/TiC based metal cutting tools by microwave sintering followed by hot isostatic pressing / A. Goldstein, A. Singurindi // J. Am. Ceram. Soc. ― 2004. ― Vol. 83. ― P. 1530‒1532.
6. J. T. Horng, N. M. Liu, K. T. Chiang // J. Mate. Process. Technol. ― 2008. ― P. 532‒541.
7. A. S. Kumar, A. R. Durai, T. Sornakumar // J. Refract. Met. Hard Mater. ― 2003. ― Vol. 21. ― P. 109‒117.
8. Grigoryev, M. V. Microstructure, mechanical properties and machining performance of hot-pressed Al2O3‒ZrO2‒TiC composites / M. V. Grigoryev [et al.] // IOP Conf. Ser. : Mater. Sci. Eng. ― 2013. ― Vol. 116. ― 012002.
9. Lee, M. Rapid rate sintering of Al sub 2 O sub 3-TiC composites for cutting-tool applications / M. Lee, M. P. Borom // Adv. Ceram. Mater. ― 1988. ― Vol. 3. ― P. 38‒44.
10. Wahi, R. P. Fracture behaviour of composites based on Al2O3‒TiC / R. P. Wahi, B. Ilschner // J. Mater. Sci. ― 1980. ― Vol. 15. ― P. 875‒885.
11. Nagano, T. Deformation of alumina/titanium carbide composite at elevated temperatures / T. Nagano, H. Kato, F. Wakai // J. Am. Ceram. Soc. ― 1991. ― Vol. 74, № 9. ― Р. 2258‒2262.
12. Gedevanishvili, S. V. Field-assisted combustion synthesis of MoSi2‒SiC composites / S. V. Gedevanishvili, Z. A. Munir // Scr. Met. Mater. ― 1994. ― Vol. 31. ― P. 741‒743.
13. Xue, H. Extending the compositional limit of combustion-synthesized B4C‒TiB2 composites by field activation / H. Xue, Z. A. Munir // Metall. Mater. Trans. B. ― 1966. ― Vol. 27. ― P. 475‒480.
14. Yi, H. C. Self-propagating high-temperature (combustion) synthesis (SHS) of powder-compacted materials / H. C. Yi, J. J. Moore // J. Mater. Sci. ― 1990. ― Vol. 25. ― P. 1159‒1168.
15. Gedevanishvili, S. Field-activated combustion synthesis in the Nb‒Si system / S. Gedevanishvili, Z. A. Munir // Mater. Sci. Eng. A. ― 1996. ― Vol. 211. ― P. 1‒9.
16. Hoke, D. A. Combustion synthesis/dynamic densification of a TiB2‒SiC composite / D. A. Hoke, D. K. Kim, J. C. Lasalvia, M. A. Meyers // J. Am. Ceram. Soc. ― 1996. ― Vol. 79. ― P. 177‒182.
17. Ahmed, Y. M. Z. Simultaneous synthesis and sintering of TiC/Al2O3 composite via self propagating synthesis with direct consolidation technique / Y. M. Z. Ahmed, Z. I. Zaki, R. K. Bordia, D. H. A. Besisa, A. M. M. Amin // Ceram. Inter. ― 2016. ― Vol. 42, № 15. ― P. 16589‒16597.
18. Wang, L. Structural and mechanical properties of TiB2 and TiC prepared by self-propagating hightemperature synthesis/dynamic compaction / L. Wang, M. R. Wixom, L. T. Thopson // J. Mater. Sci. ― 1994. ― Vol. 29. ― P. 534‒543.
19. Feng, H. J. Combustion synthesis of ceramic-metal composites materials: the TiC‒Al2O3‒Al system / H. J. Feng, J. J. Moore, D. G. Wirth // Metall. Trans. A. ― 1992. ― Vol. 23A. ― P. 2373‒2379.
20. Chakraborty, A. Effect of MoSi2 and Nb reinforcements on mechanical properties of Al2O3 matrix composites / A. Chakraborty, S. V. Kamat, R. Mitra, K. K. Ray // J. Mater. Sci. ― 2000. ― Vol. 35. ― P. 3827‒3835.
21. Fahrenholtz, W. G. Al2O3‒Ni composites with high strength and fracture toughness / W. G. Fahrenholtz, D. T. Ellerby, R. E. Loehman // J. Am. Ceram. Soc. ― 2000. ― Vol. 83. ― P. 1279‒1280.
22. Flinn, B. D. Toughening in composites of Al2O3 reinforced with Al / B. D. Flinn, M. Rühle, A. G. Evans // Acta Metall. ― 1989. ― Vol. 37. ― P. 3001‒3006.
23. Kasuriya, S. The effect of MgO‒Y2O3 on Al2O3‒TiC composites / S. Kasuriya, D. Atong // Mater. Sci. Forum. ― 2007. ― Vol. 534‒536. ― P. 605‒608.
24. Kumar, R. Mechanical and tribological properties of Al2O3--TiC composite fabricated by spark plasma sintering process with metallic (Ni, Nb) binders / R. Kumar, A. K. Chaubey, T. Maity, K. G. Prashanth // Metals. ― 2018. ― Vol. 8, № 50. ― P. 1‒12.
25. Ahmed, Y. M. Z. Effect of zirconia and iron on the mechanical properties of Al2O3/TiC composites processed using combined self-propagating synthesis and direct consolidation technique / Y. M. Z. Ahmed, Z. I. Zakia, D. H. A. Besisa, A. M. M. Amin, R. K. Bordia // Mater. Sci. & Eng. A. ― 2017. ― Vol. 696. ― P. 182‒189.
26. Otani, K. Development of ultraheavy gauge (210 mm thick) 800 N/mm2 tensile strenght plate steel for racks of jack-up rigs / K. Otani, K. Hattori, H. Muraoka, H. Kawazoe, S. Tsuruta // Nippon Steel Tech. Rep. ― 1993. ― Vol. 58. ― P. 292.
27. Matsushita, J. Preparation and mechanical properties of TiB2 composites containing Ni and C / J. Matsushita, H. Nagashima, H. Saito // J. Ceram. Soc. Jpn. ― 1991. ― Vol. 99. ― P. 78.
28. Zhang, G. J. Effects of Ni addition on mechanical properties of TiB2/SiC composites prepared by reactive hot pressing (RHP) / G. J. Zhang, Z. Z. Jin, X. M. Yue // J. Mater. Sci. ― 1997. ― Vol. 32. ― P. 2093‒2097.
29. Choi, Y. Effect of precursors on the combustion synthesis of TiC‒Al2O3 composite / Y. Choi, S. Rhee // J. Mater. Res. ― 1994. ― Vol. 9, № 7. ― P. 1761‒1766.
30. Fukuhara, M. Physical properties and cutting performance of silicon nitride ceramic / M. Fukuhara, K. Fukazawa, A. Fukawa // Wear. ― 1985. ― Vol. 102. ― P. 195‒210.
31. Jerebtsov, D. A. Phase diagram of the system: Al2O3‒ZrO2 / D. A. Jerebtsov, G. G. Mikhailov, S. V. Sverdina // Ceram. Int. ― 2000. ― Vol. 26. ― P. 821‒823.
32. Liu, G. One-step preparation of dense TiC1−xNx–Ni3Ti cermet by combustion synthesis / G. Liu, J. Li, K. Chen // Mater. Des. ― 2015. ― Vol. 87. ― P. 6‒9.
33. Qiu, F. Effect of Al addition on the microstructures and compression properties of (TiCxNy‒TiB2)/Ni composites fabricated by combustion synthesis and hot press / F. Qiu, R. Zuo, S.-L. Shu, Y.-W. Wang, Q.-C. Jiang // Powder Technol. ― 2015. ― Vol. 286. ― P. 716‒721.
34. Mc Cauley, J. W. Simultaneous preparation and selfsintering of materials in the system Ti‒B‒C / J. W. Mc Cauley, N. D. Corbin, T. Resetar, P. Wong // Ceram. Eng. Sci. Proc. ― 1982. ― Vol. 3. ― P. 538‒554.
35. Cutter, R. A. Pressureless-sintered Al2O3‒TiC composites / R. A. Cutter, A. C. Hurford, A. V. Virkear // Mater. Sci. Eng. A. ― 1988. ― Vol. 105/A106. ― P. 183‒192.
36. Sun, X. Optimization of a ductile-particle-toughened ceramic / X. Sun, J. Yeomans // J. Am. Ceram. Soc. ― 1996. ― Vol. 79. ― P. 2705‒2717.
Дополнительные файлы
Для цитирования: Бесиса Д., Заки З.И., Амин А., Ахмед Ю., Эвайс Е. Влияние упрочняющих добавок на характеристики композита TiC‒Al2O3 трибологического назначения, полученного СВС. Новые огнеупоры. 2020;(9):47-55. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-9-47-55
For citation: Besisa D., Zaki Z.I., Amin A., Ahmed Y., Ewais E. Influence of hardening additives on the characteristics of TiC‒Al2O3 ceramic composite tribological applications, obtained by SHS. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2020;(9):47-55. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-9-47-55
Обратные ссылки
- Обратные ссылки не определены.